是什么促使您专注于婴儿营养和微生物组领域的研究?
我博士期间从事的是癌症细胞生物学研究,但后来希望寻找新的研究方向。最初选择科学作为职业的动机是为了影响人类健康,但在博士研究中,我发现基础科学虽然重要,但离临床应用还很遥远。我旁听了一门流行病学课程,意识到这更符合我的目标。于是,我寻找了一个流行病学领域的博士后职位,并有幸加入了安妮塔·科兹基尔斯基(Anita Kozyrskyj)的研究团队,她刚刚获得了一项研究婴儿微生物组的资助。我们的一项重要发现是母乳喂养对微生物组发育的重要性。当我建立自己的实验室时,决定深入研究这一主题,探索母乳如何塑造微生物组。
您是THRiVE Discovery Lab的主任,该实验室研究早期营养如何塑造婴儿微生物组和儿童健康,同时您还领导了CHILD Cohort Study,该研究追踪了3,500名从怀孕中期到青春期的儿童。能否详细介绍这两个项目?迄今为止有哪些关键发现?
CHILD是一项始于2010年的出生队列研究,跟踪来自加拿大四个中心的3,500名孕妇。该研究旨在调查近年来儿童过敏和哮喘的流行情况,并了解基因和环境(广义上讲)如何影响这些疾病的发展。这是一个由全国多学科团队领导的巨大倡议。作为博士后研究员,我有幸加入CHILD团队,帮助进行第一批微生物组分析。几年后,当我建立了自己的实验室时,我开始领导CHILD中的母乳研究。在这个过程中,我逐渐成长为一名科学家。CHILD的研究成果丰硕,包括许多关于微生物组和母乳喂养及其与各种儿童健康结果的关系的研究,如过敏、哮喘、肥胖和行为。现在,这些孩子已经进入了青少年时期,我们仍在继续跟踪他们。
THRiVE是我的研究项目,专注于研究早期营养如何塑造微生物组和终身健康。基于我在CHILD研究中的工作,我们现在有更多项目关注全球不同背景下的母乳和儿童发展、早产儿的捐赠母乳、初乳(含有独特免疫特性的最早期母乳)、以及面向专业人士和公众的母乳喂养教育。我们的团队非常跨学科,成员不仅包括营养学和微生物学专家,还有新生儿医学、人类学、助产学、数据科学、知识转化等领域的专家。
我们的关键发现涵盖了从母乳喂养与慢性病预防的流行病学证据到母乳成分与婴儿微生物组之间机制的研究。我们的临床研究表明,母乳喂养有助于早期免疫系统的形成,并与较低的儿童哮喘和肥胖率相关。我们比其他研究更深入地探讨了喂养的时间、排他性和方式上的细微差别。我们发现,泵奶虽然有益,但不如直接哺乳有效,我们正在进行更多研究以理解其中的原因。我们的母乳研究显示,母乳成分高度可变且个性化,某些成分(如欧米伽-3脂肪酸)受母亲饮食影响,而另一些(如益生元糖)则由遗传控制,还有一些(如微生物)更受物理环境影响。我们将特定的母乳成分与婴儿肠道和鼻腔微生物组的发育联系起来,并证明这些关系对支持呼吸健康和预防哮喘非常重要。
关于您在国际母乳成分(IMiC)联盟的工作,关于母乳成分的变异性及其对微生物组的影响,有哪些新的见解?
IMiC仍在进行中,但初步结果显示,母乳成分在女性之间、从早期到晚期哺乳期间以及在不同环境中(如加拿大、巴基斯坦、坦桑尼亚和布基纳法索)存在巨大差异。一些成分(如微生物)高度可变,而另一些(如宏量营养素)则相对稳定。有些成分受母亲饮食影响,有些则不受影响。我们已分析了超过50,000种代谢物,其中许多化学结构尚未确定。我们的初步重点是了解母乳成分与婴儿生长的关系,但我们期待进一步探索其与婴儿微生物组的关系。参与IMiC的四项研究都拥有微生物组数据,因此这是一个可行且令人兴奋的方向。
如何优化捐赠母乳以更好地支持早产儿的微生物组发育和整体健康?
对于早产儿及其脆弱的微生物组,捐赠母乳非常重要。不幸的是,某些生物活性化合物在巴氏杀菌过程中会丢失或减少。研究人员正在努力改进这一过程,以确保安全并尽可能保留生物活性。此外,我们可能还可以通过匹配捐赠者和接受者来优化婴儿的微生物组。
微生物组在抵抗慢性疾病(如哮喘、过敏和糖尿病)方面起什么作用?如何设计临床干预措施以利用这种潜力?
微生物在生命早期帮助训练免疫系统。当这一过程受到干扰时,可能会导致哮喘和过敏等疾病。通过了解微生物如何在生命的前几个月支持免疫系统发育,我们可以开发针对微生物组的预防方法,以避免这些疾病。例如,我们发现,患哮喘的儿童在婴儿期缺乏某些特定微生物。这些微生物存在于母乳中或依赖母乳中的糖分生存,因此可以通过在母乳喂养期间或与母乳成分一起给予益生菌补充剂来设计哮喘预防策略。
将微生物组研究转化为公共卫生政策或早期营养的临床指南时,最大的挑战是什么?
微生物组是动态变化且个性化的。我们仍在学习什么是“健康的”微生物组,以及它在不同年龄、地理位置和背景下有何不同。理想中的微生物组可能因加拿大、坦桑尼亚或巴基斯坦的婴儿而异。因此,确定对最佳健康至关重要的特定微生物或微生物产物是一个挑战。然而,明确的是,母乳也是动态和个性化的,它在生命早期支持人类微生物组的发育。我们应该通过公共政策和临床指南尽可能支持母乳喂养。在无法实现纯母乳喂养的情况下,我们可以借鉴母乳及其对微生物组的影响,为替代喂养策略提供指导。
展望未来,您认为婴儿微生物组研究的下一个重大突破会是什么?您的工作将在这一演变中扮演什么角色?
我们的新研究表明,在早期微生物组发育中,时机至关重要。不仅是拥有“正确的微生物”,它们还需要按照正确的顺序和时间到达。这不仅适用于肠道,也适用于鼻腔,甚至可能是其他身体部位。母乳在这个过程中起着关键作用,因为它会随着时间逐渐变化,引导微生物组的成熟。我认为,婴儿微生物组研究的下一个重大突破将集中在更深入地理解这一进展,使我们能够确定具体的时间点和微生物,从而优化婴儿期和整个生命周期的健康。
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