新一轮科技的必争“高地”—人体微生物

分子生物学技术的快速发展使微生物领域出现了新的分支—微生物基因组学诊断，是以微生物群体的特性和微生物基因组学为基础的诊断学。

人类第二基因组—个体微生物基因组

现今科学认为，个体微生物基因组是人体的第二基因组，它能从人体内环境层面反映人体健康状况，特别是一些慢性疾病的状况，那么根据人体微生物基因组设计的各种疾病高相关性分子标记物，就可以用来进行慢性疾病的早期检测，包括早期发现、早期预防和早期干预。

2007年，美国提出了人类微生物组计划（The Human Microbiome Project，HMP）项目，耗资1.2亿美元，对300个志愿者全身各个部位微生物进行了测序，破解了3000种微生物的全基因组。也正是通过这次计划，人类初步建立了人体共生微生物的参考数据库。随后，2008年，欧盟也发起了一项宏伟计划—人体肠道宏基因组计划（Metagenomics of the Human Intestinal Tract，MetaHIT），由8个国家、14个机构共同参与，致力于建立人肠道微生物基因与人体健康和疾病的关系；2016年奥巴马政府继脑计划、精确医学、抗癌“登月”之后推出的又一个重大国家科研计划—国家微生物组计划（NMI）；我国国务院印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，也提出要加快发展微生物基因组工程。

此后，二代测序技术便首次被大规模应用于微生物组学测序，帮助我们系统、深入地解析微生物组与宿主/环境的紧密联系，实现多菌检测和定量分析，许多曾经认为与人体共生微生物不存在关联的疾病（如糖尿病、抑郁症等等）都显示出了与其的相关性。通过微生物rRNA基因测序、宏基因组学和宏转录组学研究等方法，结合“全微生物组关联分析（MWAS）”的核心策略，精准解码菌群组成谱、功能谱和表达谱，挖掘关键生物标记物，进而阐明“菌群——宿主——环境（生态系统）”之间复杂的互作机制和因果链，实现对疾病进行更加精准的诊疗。

微生物与人类健康

近年来，关于人类肠道菌群的研究数以千计，肠道微生物与人体多种疾病息息相关，不仅包括消化道类疾病如结肠炎、结肠癌（这些消化道疾病，菌群和消化道是直接接触的），还包括代谢类疾病如肥胖和II型糖尿病，免疫性疾病如类风湿关节炎，精神疾病如抑郁症、焦虑症等。

1、大肠癌

大肠癌与肠微联系紧密，有研究发现一部分微生物基因标记物会在大肠癌的早期阶段（I-II）富集，因此可以作为与健康人群区分和大肠癌早期诊断的生物标记物。

2、II型糖尿病

此类患者的肠道菌群结构及功能与健康人不一样，因此关于糖尿病的发病原因不能全部归咎于遗传背景，饮食习惯和肥胖等，肠道菌群可以影响肠道营养及能量的吸收，参与脂肪的合成和贮存，引发肠道慢性低度炎症反应等，那么改变肠道菌群的构成对于II型糖尿病患者的治疗非常有意义。此外在诊断方面，设计诊断预测marker，利用这些marker将可以很好地在验证集里对II型糖尿病患者和健康人进行分类。

3、肝硬化

关于肝硬化与肠道菌群的关系，可通过宏基因组技术研究，利用微生物的基因标志物建立肝硬化菌群失衡的早期诊断标准。

4、早产

除肠微之外，还有人体其他微生物组，如阴道细菌。有研究发现早产与人体内外的微生物相对丰富性有非确定性的关系，不论是顺产还是剖宫产，大多数孕妈在分娩之后，微生物群组成会朝着多样化急剧而持久的变化，标志是乳酸杆菌水平低以及普雷沃氏菌和嗜胨菌等厌氧菌的出现，因此，研究怀孕早期阶段的微生物群可能为早产风险提供更多的线索。

我们人体有上千种的微生物，这些微生物产生各种各样的代谢产物也都将作为药物用于治疗各种疾病，除此之外，微生物饮料、部分胃肠道保健品等营养保健品都已出现。

微生物组相关产业

微生物组与人类健康密不可分，随之而起的就是各种微生物组的相关产业，主要有三个方面，第一是生物治疗Biotherapeutics；第二是微生物组检测；第三是进行菌群移植。

生物治疗主要是开发以人体微生物组为靶点的药物或制剂，如今随着二代测序技术在疾病领域研究的发展，以微生物菌群为靶点的治疗方案也是精准医疗一个重要体现。微生物组检测是近几年兴起的一个概念，主要检测身体不同部位的微生物变化，通过比较分析对于个体健康进行指导和建议，国内已经很多企业将肠道微生物用于消费级健康评估，因此微生物组的商业化前景绝不逊于个人基因组检测。菌群移植治疗是将健康人粪便中的功能菌群，移植到患者胃肠道内，重建新的肠道菌群，实现肠道及肠道外疾病的治疗，据了解，粪菌移植有高达90%的治愈率及相对较高的稳定性等优点。而且国内有专门成立粪菌管理的中华粪菌库，可提供公益性质的救援计划，不过该技术必须由患者的主治医师提出才可以。

国内研究现状

人体微生物组研究成果在慢性病的预防和控制、亚健康的调理、医疗理念的革命和新技术发展等领域，具有重大影响，在国内外初步突破的基础上，微生物组研究已经成为国际新一轮科技革命的战略必争“高地”，国外微生物组计划发展非常火热，而且相关产品已经在临床上应用，国内科学家和相关部委也已发布微生物组相关研究计划，毫无疑问，微生物组学研究将成为新一轮科技革命的战略前沿领域！微生物药物也必将会成为继细胞治疗、基因药物之后又一重要的治疗手段。

2018第二届现代临床分子诊断研讨会上，微组学诊断也将作为一个重要的研究探讨领域，本次大会由中山医院和转化医学网联合主办，将于2018年10月26-28日在复旦大学附属中山医院举行，期待您的参与！

（转化医学网360zhyx.com）