“分子罗塞塔石碑”揭示了我们的微生物组如何与我们交谈

正如该研究的合著者和胆汁酸专家Lee Hagey博士所描述的那样，这些结果类似于分子罗塞塔石碑，为微生物用来影响远处器官系统的生化语言提供了以前未知的见解。

胆汁酸起源于肝脏，储存在胆囊中，最终释放到肠道中，在那里它们被部署以帮助进餐后的消化。我们肠道中的微生物会代谢肝脏产生的胆汁酸，将它们转化为大量不同的分子，称为次级胆汁酸，这些分子往往更容易被身体吸收。到目前为止，次生胆汁酸的丰富多样性和功能范围一直被科学家低估。

“当我开始在实验室工作时，大约有几百种已知的胆汁酸，”该研究的共同作者，Dorrestein实验室的博士后研究员Ipsita Mohanty博士说。“现在我们已经发现了数千种胆汁酸，我们也在努力意识到这些胆汁酸的作用不仅仅是帮助消化。

除了帮助消化外，胆汁酸还是重要的信号分子，有助于调节免疫系统并发挥重要的代谢功能，例如控制脂质和葡萄糖代谢。这些分子还有助于解释肠道中的微生物如何能够影响远处的器官系统。

“由于它们与我们的微生物组相互作用，胆汁酸的影响远远超出了消化系统，我们用它们治疗的疾病也是如此——与胆汁酸相关的疾病清单有一英里长，并且有几种 FDA 批准这些酸作为治疗方法，”合著者 Helena Mannochio-Russo 说， 博士，也是Dorrestein实验室的博士后研究员。

为了发现这些分子，研究人员利用了加州大学圣地亚哥分校的独特资源。Dorrestein 是协作微生物代谢物中心 （CMMC） 的主任，这是加州大学圣地亚哥分校和加州大学河滨分校之间的首次合作，旨在收集和集中有关微生物产生的代谢物的信息，以帮助研究人员更多地了解它们对人类健康和环境的影响。

“在基因组学等生物学的其他领域，共享数据很常见，但直到现在，微生物代谢组学研究人员还没有基础设施来共享数据，”Dorrestein说，“最终，这些突破是协作和计算能力融合的结果，我们预计CMMC将带来更多的突破。

今年早些时候，该团队推出了一种新工具，可以立即将微生物与它们产生的代谢物相匹配。本研究是将该工具用于特定类型分子的众多潜在研究中的第一项。研究人员接下来希望探索他们新发现的胆汁酸的具体功能，并将他们的方法用于其他类型的生物分子，如脂质或其他类型的酸。

“我们正在改写人类新陈代谢的教科书，”Dorrestein说。“如果你几年前和我说话，我会说我们距离解决这个难题还有几十年的时间，但现在，它可能在五年内发生。这确实是我们能力的一个显着变化，我们相信这将彻底改变我们处理疾病的方式。

阅读《细胞报告》中的完整研究。

该研究的其他合著者包括：加州大学圣地亚哥分校的Joshua V Schweer，Yasin El Abiead，Robin Schmid，Simone Zuffa，Felipe Vasquez，Jasmine Zemlin和Dionicio Siegel，安特卫普大学的Wout Bittremieux，不列颠哥伦比亚大学的Shipei Xing和Tao Huan，加州大学河滨分校的Valentina B. Muti和Mingxun Wang，Omar E Tovar-Herrera， 内盖夫本古里安大学的 Sarah Moraïs 和 Itzhak Mizrahi、宾夕法尼亚州立大学医学院的 Dhimant Desai 和 Shantu Amin、Imhoi Koo、Andrew D. Patterson、Penny M. 宾夕法尼亚州立大学的 Kris-Etherton、Kristina S. Petersen 和 Jennifer A Fleming，马克斯普朗克精神病学、蛋白质组学和生物标志物研究所的 Christoph W. Turck 以及丹佛大学的 Allegra T. Aron。

这项研究部分由美国国立卫生研究院（资助U24DK133658、R01GM107550、U19AG063744、U01DK119702、S10OD021750）、生物技术和生物科学研究委员会和国家科学基金会（资助BBSRC / NSF 2152526）、戈登和贝蒂摩尔基金会、加拿大自然科学和工程研究委员会（资助RGPIN-2020-04895）。

披露：Pieter Dorrestein 是 Cybele 和 Sirenas 的顾问，持有 Cybele 和 Sirenas 的股权，也是 Ometa、Enveda 和 Arome 的科学联合创始人、顾问，并持有 Ometa、Enveda 和 Arome 的股权，并事先获得加州大学圣地亚哥分校的批准。他还在 2023 年为帝斯曼动物健康提供咨询。