这个微生物群由数万亿微生物组成，它们生活在我们每个人的体内和体内。历史上，一些研究人员猜测它在人类健康中的作用，但在过去的十年左右，基因测序技术已经充分阐明了这一星系的微生物，以便进行详细研究。
随着研究人员解开我们的身体和微生物群之间复杂的相互作用，他们开始充分认识到该领域在治疗疾病和促进健康方面的潜力。
例如，与肠道微生物变化相对应的疾病越来越多，包括2型糖尿病、炎症性肠病、阿尔茨海默病和各种癌症。
生物工程教授埃里克·阿尔姆说:“几乎在每一种研究过的疾病中，我们都发现了不同类型的微生物群落，它们在健康人和病人之间是不同的。”“(这些发现的)希望是，其中一些差异将是因果关系，而干预改变微生物组将有助于治疗其中一些疾病。”
Alm的实验室，与麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的合作者一起，做了一些早期的工作，描述了肠道微生物组，并展示了它与人类健康的关系。从那时起，微生物组研究出现了爆炸式的发展，吸引了来自遥远领域的研究人员，并推动了新的发现。创业公司现在正致力于开发基于微生物群的治疗方法，非营利组织也如雨后而至，以确保这些基础科学进步转化为治疗方法，使最大数量的人受益。
OpenBiome的联合创始人马克·史密斯博士说:“这个领域的第一章，以及我们的历史，一直在验证这种模式。”OpenBiome为医院处理粪便捐赠，为对抗肠道感染的患者进行粪便移植。史密斯目前还是初创公司Finch Therapeutics的首席执行官，该公司正在开发基于微生物群的治疗方法。“直到现在，这都是关于微生物群的承诺。现在我觉得我们实现了第一个承诺。下一步是弄清楚它会发展到什么程度。”
一个跨学科的基础
麻省理工学院在微生物组研究方面的突出作用，部分源于它在这个乍一看似乎无关的领域的领导地位。几十年来，麻省理工学院在土木与环境工程系帕森斯实验室和包括研究所教授Penny Chisholm在内的科学家们的努力下，为微生物生态学做出了重要贡献。
生态学家们使用复杂的统计技术来研究不同生态系统中有机体之间的关系，就可以很好地研究微生物组中不同菌株的行为。
这并不是说生态学家——或者其他任何人——一开始有很多关于人类微生物群的研究要做，直到21世纪，人类微生物群对研究人员来说基本上是一个黑匣子。但人类基因组计划带来了更快速、更廉价的大规模基因测序方法，在2008年左右，包括Alm和客座教授马丁·波尔兹在内的一组研究人员开始使用这些技术来解码环境中细菌的基因组。
这些技术最初是作为人类微生物组计划(Human microbiome Project)的一部分，针对肠道微生物组中的细菌。人类微生物组计划始于2007年，麻省理工学院(MIT)和布罗德研究所(Broad Institute)的研究小组参与了该计划。
阿尔姆最初是受已故生物工程学教授大卫·绍尔(David Schauer)的邀请，参与波士顿儿童医院(Boston Children’s Hospital)的一个研究项目。不需要花太多时间就能跟上速度:Alm表示，当时明确提到微生物组的论文数量可以在一个下午阅读。
包括布罗德研究所核心成员Ramnik Xavier在内的这项合作，导致了首次大规模的肠道微生物基因组测序，以诊断炎症性肠病。这项研究部分由尼尔和安娜·拉斯穆森(Neil and Anna Rasmussen)家庭基金会资助。
这项研究让我们得以一窥微生物组的诊断潜力。它还强调了将不同领域的研究人员聚集在一起进行更深入研究的必要性。
采取跨学科的方法是很重要的，因为在下一代测序技术应用于微生物组之后，仍然需要大量的计算生物学和统计方法来解释结果数据——毕竟微生物组包含的基因比人类基因组更多。微生物组早期合作的一个催化剂是微生物学博士研究生项目，该项目招募微生物学学生到麻省理工学院，并将他们介绍给整个学院的研究小组。
随着微生物学合作增加研究人员从不同的部门和实验室,尼尔·拉斯穆森麻省理工学院的长期成员公司和来访的委员会成员的部门,意识到还有一个组件需要把微生物研究对人类健康的力量。
“尼尔的想法找到所有的临床研究人员(波士顿)地区研究疾病的微生物,对他们这样的人(生物工程师、数学家和生态学家)麻省理工学院可能不知道任何关于炎症性肠病或微生物,但必要的专业知识来解决大问题,“Alm说。
2014年，这一见解促使拉斯穆森基金会支持建立了微生物组信息学和治疗学中心(CMIT)，这是该国第一个以大学为基础的微生物组研究中心。CMIT位于麻省理工学院医学工程与科学学院(IMES)。
麻省理工学院(MIT)赫尔曼·f·冯·亥姆霍兹(Hermann l.f. von Helmholtz)职业发展教授塔米·利伯曼(Tami Lieberman)拥有生态学背景。她表示，CMIT是她2018年加入麻省理工学院的一个重要原因。利伯曼已经开发了新的基因组学方法来研究细菌是如何在健康和生病的个体中变异的，特别关注皮肤微生物组。
化学家劳拉·基斯林(Laura Kiessling)也很快加入了CMIT，她对我们理解细胞表面相互作用的贡献得到了认可。基斯林是诺华制药的化学教授，他发现了影响免疫功能的微生物机制。利伯曼和基斯林也是布罗德研究所的成员。
今天，由Alm和Xavier共同指导的CMIT，除了支持该地区的研究小组外，还促进了全国各地医院的研究人员和临床医生之间的合作。这项工作导致了数百项正在进行的临床试验，这些试验有望进一步阐明微生物组与广泛的疾病之间的联系。
实现了微生物组的承诺
研究人员还不知道哪种特定的细菌菌株可以改善患有微生物群相关疾病的人的健康。但他们确实知道，携带健康供体全部肠道细菌的粪便物质移植可以帮助患有某些疾病的患者。
由麻省理工学院(MIT)的史密斯(Smith)和阿尔姆(Alm)等人成立的非营利组织OpenBiome于2012年成立，旨在帮助扩大粪便移植的渠道，方法是对捐赠者进行筛选，收集粪便，然后对样本进行处理、储存和运送到医院。如今，OpenBiome与1000多家医院合作，它在该领域早期的成功表明，如果将基础微生物组研究与在CMIT进行的临床试验相结合，就能很快找到新的治疗方法。
Alm解释说:“你从一种疾病开始，如果这与微生物群有关，你可以开始一个小型试验，看看粪便移植是否能立即帮助患者。”“如果这成为一种有效的治疗方法，当你推广它的时候，你就可以通过基因组学来弄清楚如何让它变得更好。”因此，与开发小分子药物相比，你可以更快地将治疗方法转化为患者。”
另一个由麻省理工学院发起的非营利性项目——全球微生物群保护协会(Global Microbiome Conservancy)——正在收集世界各地生活在非工业化生活方式的人们的粪便样本，这些人的肠道细菌组成非常不同，因此有可能促进我们对宿主微生物群相互作用的理解。
由麻省理工学院校友创办的一些私人公司也在尝试利用个体微生物来创造新的治疗方法，其中包括马克•史密斯(Mark Smith)创办的Finch Therapeutics;生物科学协奏曲，由Jared Kehe博士20和Bernardo Cervantes博士20共同创立;BiomX，由Tim Lu副教授创办;Synlogic是由Lu和麻省理工学院医学工程和科学的Termeer教授Jim Collins创立的。
“这是一个更精确地改变微生物群的机会，”CMIT的Lieberman解释道。“但还有很多基础科学工作要做，才能弄清楚如何以有针对性的方式调整微生物组。一旦我们弄清楚如何做到这一点，微生物组的治疗潜力将是无限的。”
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.mit.edu/2021/microbiome-research-health-0105