新传媒网我们可能不会经常想到这一点，但我们的肠道是一个复杂的微生物生态系统的家园，这些微生物在我们的功能中发挥着关键作用。该系统非常脆弱——一个微小的变化就可能导致微生物组发生重大变化，从而导致严重的后果。当一个人服用抗生素时，它可以消灭多种细菌，并使这种微妙的平衡失去平衡。艰难梭菌是一种常见的病原体，会在受损的肠道微生物群中定殖。粪便微生物群移植(FMT)是将健康供体的粪便移植到受体的结肠中，是治疗复发性艰难梭菌的成功方法感染(rCDI)。在最近发表的一项研究中，布莱根妇女医院的研究人员探索了细菌种类的动态如何影响 FMT 治疗 rCDI 的成功。在Nature Communications中，该团队提出了一种算法，为因 rCDI 导致肠道微生物组不健康的患者设计个性化益生菌鸡尾酒。
“设计益生菌鸡尾酒具有挑战性，”布里格姆医学系助理教授 Yang-Yu Liu 博士说。“混合物中的所有物种都在一个复杂的网络中相互作用。当我们观察一种直接抑制艰难梭菌生长的物种时，我们还必须确保它不会通过与其他物种的相互作用间接促进艰难梭菌的生长。鸡尾酒中的物种。”
艰难梭菌通过粪口途径传播——卫生条件差或食物或水源污染——并且在世界各地都有发现。尽管艰难梭菌通常不会在健康的结肠中定殖，但它可以在因抗生素而破坏的肠道中不受控制地生长。rCDI 对标准抗生素没有反应，因此可能在患者中复发，每次都会增加风险。FMT 已被证明可以治愈约 80% 对抗生素无效的 rCDI 病例。
研究人员首先对微生物群落进行建模，并模拟治疗 rCDI 的 FMT 过程。接下来，他们估计了 FMT 在恢复受者健康肠道微生物群方面的效果。然后，该团队分析了来自小鼠模型和人类患者的真实数据，以验证模型。
该理论模型帮助团队预测哪些因素决定了 FMT 的功效。他们了解到，随着感染者肠道微生物群物种多样性的增加，FMT 的功效会降低。该团队还开发了一种优化算法来设计个性化的益生菌鸡尾酒，以帮助 rCDI 患者。该算法基于生态理论，设计具有最少细菌种类的鸡尾酒，同时考虑到物种的复杂生态网络。个性化益生菌鸡尾酒含有有效的艰难梭菌抑制剂，可以给 rCDI 患者服用，以恢复他们的肠道微生物群。
