如果人体器官能够说话,肠道可能会揭示最多关于生活方式和健康状况的隐秘信息。近日,以色列魏茨曼科学研究所的科学家在《细胞》杂志发表突破性研究,开发出名为IPHOMED(集成宿主、微生物组和饮食蛋白质组学)的新技术。该技术通过粪便样本分析,首次实现对肠道内所有蛋白质(包括微生物组、宿主自身和食物来源)的同步解析,为理解肠道与疾病关系提供了革命性工具。
研究团队从微生物组研究出发,突破传统DNA测序的局限性。"DNA只能告诉我们存在哪些细菌及其潜在活性,而蛋白质能直接揭示细菌是否活跃、执行何种功能及其对健康的影响。"系统免疫学系的Eran Elinav教授解释说。新方法结合DNA测序和质谱技术,生成个性化蛋白质图谱,成功解决了跨物种蛋白质相似性带来的识别难题,可识别粪便样本中高达97%的蛋白质。
这项技术带来多项重要发现:研究人员首次发现宿主肠道可分泌数十种未知抗菌肽,这些天然抗生素通过调控微生物组构成解释了个体微生物组差异性。在饮食追踪方面,该技术通过建立数百种食物的蛋白质数据库,实现了前所未有的精准度。测试显示德国受试者猪肉蛋白含量显著高于以色列群体,而后者主要禽类蛋白来源;甚至可检测到每日仅5颗花生的摄入量。
在临床应用中,该技术对炎症性肠病(IBD)的研究取得显著成果:1. 发现数十种新型治疗靶点蛋白;2. 开发出超越现有钙卫蛋白标志物的诊断生物标志物;3. 首次实现小肠疾病(传统手段难以检测)的非侵入性诊断。对IBD患者的饮食监测还证实,营养治疗依从性与炎症控制程度存在直接关联。
技术数据显示,IPHOMED单次分析可同步鉴定15,268种微生物蛋白、528种宿主分泌蛋白和1,041种食物来源蛋白。这项技术不仅为个性化营养干预和疾病诊疗开辟新途径,更在分子层面解开了微生物组与宿主互作的"黑箱",为癌症、代谢病、神经退行性疾病等重大健康问题研究提供了关键工具。
"肠道中的蛋白质就像'语言',现在我们终于找到了解读它们的方法,"Elinav教授总结道。"这种能力将帮助科研人员为包括炎症性疾病、代谢紊乱、癌症和神经退行性疾病在内的多种疾病开发个性化干预方案。"
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