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粪便菌群移植的决定因素

作者:Ramnik J. Xavier, Eric J. Alm

从健康供体的粪便菌群移植(FMT)给病人是一种针对微生物有关的疾病的治疗方法。

成功的FMT需要将供体菌移植入患者的肠道,而影响控制植入的因素是未知的。

我们正在进行一项临床实验,治疗复发性难辨梭状芽孢杆菌感染,以揭示人类体内植入的规则。

我们建立了一个统计模型,预测哪种细菌将移植入一个给定的宿主,我们开发了一种菌株发现方法,推断菌株基因型,并随时追踪他们。

我们发现,移植可以在很大程度上从供体和宿主(pre-FMT)细菌的丰度和系统发育来预测。

此外,属于同一物种的供体菌株,会以要么都有、要么都无的方式移植,以前未被发现的菌株经常会定殖在接受FMT的患者。

针对代谢综合征,我们验证了这些发现,结论表明,植入原则可以延伸到其他适应症。

之前对复发性难辨梭状芽孢杆菌的研究,是利用16S rRNA测序揭示在接受FMT后肠道微生物物种水平的变化后。

然而,这些研究缺乏足够的系统发育分辨率来测量单个菌株的植入。

为了研究植入人体实验,我们使用更高分辨率的深度鸟枪法宏基因组测序,追踪19个接受了FMT的复发

艰难梭菌患者(图1)。

在接受FMT之前,病人的肠道的许多肠道分类群的多样性减少和失衡。

在接受FMT之后,病人的肠道菌群是与供体和本身FMT之前的明显不同。

宿主体内细菌植入的决定因素

在我们的模型中最重要的因素是细菌的丰度,细菌分类系统,和接受FMT以来所经过的时间量。

测序深度也很重要,因为它决定了细菌的检测范围,这是我们模型的杠杆。

由于我们的植入模型是为艰难梭菌反复感染而开发的,因此需要更多的工作来开发和测试其他疾病的模型。

复发性艰难梭菌可能特别适合于建模,原因有以下几点:它用抗生素治疗,这种疾病机制与肠道细菌的耗竭有关,其解决方案涉及从肠道菌群综合征状态向健康状态转变。

我们提供的建模框架可以扩展到其他的研究,用FMT治疗适应症包括炎症性肠道疾病、代谢综合征,和癌症。

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参考文献

Microbiome: Principles of microbiota engraftment

Strain Tracking Reveals the Determinants of Bacterial Engraftment in the Human Gut Following   Fecal Microbiota Transplantation

Christopher S. Smillie, Jenny Sauk, Dirk Gevers, ..., Mark B. Smith, Ramnik J. Xavier, Eric J. Alm


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