在一项新的研究中，芝加哥大学的研究人员能够通过分析肝移植患者粪便中的分子来预测他们的术后感染。他们的分析代表了探索肠道微生物组（栖息在人体中的细菌）与整体健康之间联系的关键飞跃。

“抗生素耐药性每年都在增长，而且越来越严重。如果没有有效的抗生素，我们就无法做手术，保护早产儿或治疗癌症等”，该研究的主要作者Christopher Lehmann医学博士说。“事实证明，人类微生物组，特别是肠道微生物组，在历史进程中已经适应了对抗耐药细菌。我们需要尝试了解它如何对抗这些耐药性感染。”

肝移植患者特别容易受到耐药性感染的影响，因此Lehmann和他的同事们分析了100多名肝移植患者的粪便样本，以了解微生物组是否会影响他们的感染风险。

健康与不健康的微生物组

研究人员在不同的患者身上发现了广泛的微生物组组成。

“一个健康的微生物组将由超过一万亿个细菌细胞组成，拥有数千种独特的物种，就像多样化的热带雨林一样，”Lehmann解释说。“有些患者已经消灭了整个生态系统。它们仍然有超过一万亿个细胞，但只有一种细菌种类——通常是有害的、耐药的细菌。这就像砍伐热带雨林，只种植一种有害的杂草。

研究人员发现，健康的微生物组会产生几种关键的代谢物，这些代谢物是通过生物体内的消化或其他化学过程产生的分子。这些代谢物包括对人类宿主有益的短链脂肪酸，以及细菌修饰人体胆汁酸以适应自身需要时产生的次级胆汁酸。

事实证明，在多样化的微生物组中，这些需求包括抵抗耐药细菌。一些胆汁酸对细菌有剧毒，例如耐万古霉素肠球菌 （VRE），这是一种抗生素耐药细菌，经常导致接受过手术、癌症治疗或重症监护的患者感染。

便便的预测能力

接下来，研究人员检查了他们的数据，看看微生物组组成与术后感染之间是否存在相关性。

“事实证明，微生物组中耐药病原体的数量预测了术后感染，其准确性和我们通常在临床试验中得到的结果一致，”Lehmann说。

他们没有对基因组进行测序以识别特定的细菌种类，而是决定只观察患者粪便中的代谢物，看看这些分子是否具有相同的预测价值。仅代谢物就使他们能够将患者分为两类：健康的微生物组和不健康的微生物组。在最后的分析中，科学家们发现他们可以使用代谢物来预测患者是否会感染。

“我们可以直接从代谢物到预测临床结果，”Lehmann说。“这很重要，因为代谢组学分析可以非常快速地进行，而测序相对较慢。

修复微生物组以预防感染

“这门研究课程的下一步将是调查我们是否可以利用这些发现来纠正人们的微生物组，”Lehmann说。具有不健康的单一物种肠道微生物组且感染风险高的患者可能会从外部来源获得健康的肠道细菌，恢复健康代谢物的产生，包括有助于预防耐药性感染的次级胆汁酸等分子。

2023年，FDA批准了两种微生物组修复产品。“微生物组的恢复并不是遥远的未来;它已经在当下，“Lehmann说。

芝加哥大学的生物科学部门已经拥有一个包含数千种细菌的生物库，所有这些细菌都已根据其基因组和产生的代谢物进行了分析和分类。芝加哥大学正在建设一个符合良好生产规范（GMP）的设施，该设施将使科学家能够生产、过滤和冷冻干燥来自健康供体的关键肠道细菌，并将它们包装成人们可以像药丸一样服用的药用级胶囊。

这些细菌可以协同工作，制造感染患者中缺失的代谢物，然后它们可以栖息在肠道中，理论上可以抵御未来的负面结果。

在接受广谱抗生素治疗的患者中，这种胶囊可用于重新填充被消灭的健康肠道细菌。在耐药细菌感染高风险患者中，补充其微生物组代谢物可能能够提供一些保护。

来源：Medical press, University of Chicago Medical Center

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