元基因组学医疗保健革命

了解微生物群落是战胜超级细菌的关键吗?
10月17日

上周在伦敦举行的一场会议得出结论,快速读取DNA序列的新突破有望在医疗保健领域带来一场革命,并成为对抗医院超级细菌的有力武器。

自从2003年人类基因组计划结束,测序C固执的科技已经取得了巨大的飞跃。现在,我们不仅可以研究单个人类的基因组,还可以同时对数百万个生物体的基因组进行测序和分析。这些新技术构成了元基因组学领域,利用它们,我们可以研究微生物群落的详细程度,这在以前是不可能的。

越来越清楚的是,生活在我们体内的微生物群落,几乎覆盖了我们与之互动的一切,对我们的健康有着巨大的影响。研究表明,我们体内和周围的细菌会影响我们增重的容易程度、我们的精神状态、药物与身体的相互作用,甚至我们被蚊子叮咬的可能性。

本周在英国卫生部举行的一次会议集中讨论了如何利用元基因组学的进展来了解细菌如何在医院周围移动,以及这如何帮助我们了解超级细菌如何进化和传播。

来自伊利诺伊州阿贡国家实验室的杰克·吉尔伯特博士正在进行一项关于医院和人体内微生物种群的研究。利用元基因组学,吉尔伯特的研究小组能够对医院房间里所有微生物的基因组进行测序——在病人身上和体内的所有表面上,甚至是工作人员携带的微生物。他声称,利用这些数据,我们可以了解“它们如何与作为宿主的你互动,以及它们如何在环境中生存”。公共卫生官员希望这些知识能告诉我们这些超级细菌是如何传播的。

目前,我们还不确定是谁在传播超级细菌感染,是病人之间相互传播,还是医院工作人员是罪魁祸首,还是细菌以其他方式偷偷摸摸,在无症状的携带者身上,或者可能一直生活在病人身上,等待在适当的时候出现。很快我们就会发现细菌——包括超级细菌——传播的机制到底是什么。

对生活在我们肠道中的微生物群落(称为我们的“个人微生物群”)的研究已经提供了一些有趣的发现。抗生素耐药感染,如艰难梭菌(C. diff)以及包括肠易激综合征(IBS)在内的炎症性疾病,已经从微生物组的角度得到了解决。在所谓的“粪便移植”中,医生用健康人的粪便样本取代了病人的肠道细菌。这似乎令人不快,但剑桥大学桑格研究所病原体基因组学负责人朱利安·帕克希尔博士说,在一项比较万古霉素(一种强抗生素)和粪便移植治疗的实验中,“结果令人震惊”c . diff感染——粪便移植的成功率比抗生素高得多。

通过这样的研究,科学家和医生开始意识到,一些问题不能通过专注于单一病原体来解决。复杂的炎症性疾病,如肠易激综合征、肥胖症和克罗恩病,并不是由单一病原体引起的,而是可能受到我们个人微生物群的影响。同样,医院里的超级细菌,比如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和c . diff也许最好的解决办法是在更广泛的微生物环境中寻找。

杰克·吉尔伯特希望发现哪些微生物组合可能会增加你对超级细菌感染的易感性。他希望这些知识可以用来识别在医院感染风险较高的患者,或者那些可能携带潜在危险细菌的患者。

但这个实验并不局限于个人微生物组;他们也在研究医院周围物理环境中的细菌。吉尔伯特博士解释说,从之前关于环境微生物组的实验来看,像打开窗户或养狗这样的事情会极大地影响微生物组的组成。

了解医院内微生物群落的动态将尤为重要,这将使医生能够更好地追踪超级细菌在医院周围的传播,并评估手术后感染的风险。

会议的组织者认为,这项研究可能会对英国的医院护理产生重大影响,在场的公共卫生官员和微生物学家似乎对在英国进行这样的实验的前景感到兴奋。

元基因组学还处于早期阶段,甚至吉尔伯特也承认“复杂的(数据)混乱需要大量的计算能力来整合”。但进步意味着有一天,病人可能会在入院时甚至在入院前检查他们的微生物群,告诉医生他们感染或传播超级细菌感染的可能性,未来的医院房间可以在设计时考虑到微生物群,以进一步降低并发症的风险……

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