赵立平教授团队破解肠道菌群密码，发现健康评估新标准

赵立平教授团队破解肠道菌群密码，发现健康评估新标准

2024年10月，上海交通大学赵立平教授团队在国际顶级期刊《Cell》上发表了一项突破性研究，首次揭示了人体肠道菌群中的核心成员——“基石功能群”和“病生功能群”。这一发现不仅为我们理解肠道菌群与健康的关系提供了全新视角，更为未来的个性化医疗和健康管理开辟了新途径。

研究团队通过分析高纤维饮食干预治疗2型糖尿病以及15种疾病的26个病例对照研究的宏基因组数据集，识别出一组在饮食干预和疾病扰动的共丰度网络中稳定相关的基因组对。这些基因组构成了“两个相互竞争功能群”（TCG）模型，研究团队将其形象地称为“跷跷板模型”。

在这个模型中，一个功能群专门从事纤维发酵和丁酸生产，属于有益菌群；而另一个功能群则以毒性和抗生素耐药性为特征，属于有害菌群。当基石功能群占据优势时，人体肠道菌群处在健康状态；当病生功能群占据优势且优势越来越大时，则预示人体健康出现问题。

传统的微生物组分析方法通常依赖于低分辨率的特征，如分类学标签，但这种方法无法区分微生物群中同一类群中细微的遗传和功能差异。赵立平团队采用了一种创新的分析策略：

• 使用从头组装的高质量宏基因组组装基因组（HQMAG），实现接近变异水平的分辨率
• 采用1%的平均核苷酸相似度（ANI）差异阈值，比通常用于物种定义的5%-6%差异的阈值更精细
• 为每个HQMAG分配全局唯一标识符（UUID），便于跨数据库追踪

这种创新的方法论改变了我们看待微生物实体的方式——从将其视为独立的单元转变为探究它们错综复杂的相互作用模式。

研究团队分析了来自5个国家、涵盖7种疾病的11项病例-对照数据，包括糖尿病、心血管疾病、强直性脊柱炎、结直肠癌、炎症性肠病、肝硬化和精神分裂症。结果显示，“跷跷板”模型广泛存在于几乎所有患者和健康人群的肠道样本中，符合“核心菌群”特征。

更令人振奋的是，研究团队将晚期黑色素瘤、B细胞淋巴瘤、炎症性肠病和类风湿性关节炎的11项免疫治疗临床试验的菌群数据整合，利用“跷跷板”模型可以预测患者对免疫疗法的个性化反应，准确率达到临床应用水平。

这一发现为肠道菌群的临床应用提供了新的可能：

1. 疾病诊断与监测：通过检测“基石功能群”和“病生功能群”的比例，可以实现疾病的早期预警和监测
2. 个性化营养干预：研究发现通过精准营养干预，可以改变这两组功能群在肠道中的比例，使基石功能群即“大树菌”占据优势，进而改善患者的健康状况
3. 优化治疗方案：模型可以预测患者对免疫疗法的个性化反应，帮助医生在治疗前预判效果，优化治疗方案

赵立平教授表示，下一步将开发以“大树菌”为靶点的临床检测和治疗方案，并在不同疾病中验证其效果，真正为患者带来福音。

这一突破性研究不仅展示了肠道菌群在维持人体健康中的重要作用，更为未来的精准医疗和健康管理提供了新的工具和思路。随着基于核心菌群“跷跷板”模型的检测技术的发展，我们有望开发出更有效的预防和治疗方案，为人类健康带来革命性的改变。