體內細菌救命 美「繪製」人體細菌地圖

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【大紀元9月1日訊】(大紀元記者古惠珍編譯報導)麻州綜合醫院有一位2歲小女孩患有腹瀉,她的生命受到威脅且漸漸枯竭,兒科醫生束手無策。使用最後一招抗生素-萬古黴素(vancomycin)無效。他們轉向仍在實驗階段且無許可的抗生素,但也沒有效果。

據英國《每日電訊報》報導,耗盡了時間和選項,波士頓的醫生決定採取極端的行動:他們不試圖去擺脫引起疾病的細菌,反而採用一個確實令人不舒服的方法,利用健康腸道中糞便的細菌介入。幾週內,孩子已經完全康復了。

科學家懷疑,某些患者對腸道感染的常規治療沒有反應,是因為他們缺乏存在於正常腸道且具有保護腸道的某些細菌

這個異於尋常的病例提供了一個非常重要的例子,指出我們的身體內外無形的細菌和微生物對人們的健康發揮作用。我們的胃腸道擁有超過 10兆個細菌,它們在胃腸道內製造必需氨基酸和維生素,有助於調節我們的免疫系統和分解澱粉和蛋白質。我們身體內的微生物比人體細胞數目超過10倍,微生物被認為是有數千種不同的物種。

不幸的是,僅管波士頓救命治療的病例真實上演,但我們對於人與細菌如何相互作用的原理毫無概念。然而,科學家們希望,這即將發生改變,由於人體微生物研究計畫(Human Microbiome Project)是一個由美國政府提供資金耗資耗時的研究工作,它可能比先前的人類基因組計劃(Human Genome Project)更低調,但可能有同等重要的影響。

密蘇里州聖路易斯市的盛頓大學遺傳學家喬治.溫斯托克(George Weinstock)教授解釋:「我們不能再認為這些微生物是孤立的」,「他們更像是我們身體的其他器官。」

該計畫致力於基因組訂序(Genomes Sequencing) -即遺傳的內容-在我們的身體可發現的900種微生物,科學家迄今已能在實驗室培養。利用300名志願者的樣本,研究人員希望能夠確定我們是否與核心微生物基因組(core microbial genome),或稱「微生物組」(microbiome)共有基因組,並確切說明微生物的變化與人類健康和疾病相關性。

在計畫開始前,900種微生物只有20種已被基因定序。但兩年來,進展加快,研究人員在今年5月發表期刊有關另外178種微生物的遺傳密碼。其餘的700種微生物應該在未來兩年內完成。

在馬里蘭州洛克維爾市J克雷格文特爾研究所(J Craig Venter Institute)的卡倫納爾遜(Karen Nelson)博士,是另一位參與人體微生物研究計畫的學者,依據醫療的進步,她樂觀此研究結果。「在未來數年,在對抗各種癌症,我們希望看到重要發展,特別是消化道方面,以及克羅恩氏病(Crohn’s disease),牛皮癬(psoriasis)和由於細菌性陰道炎造成的死產。」

除了我們的消化道,研究人員將專注在在我們口中的細菌,因為證據顯示,它們可能導致在身體的其他部分發炎症狀,並最終損害遠處器官如心臟。在今年7月有一個引人注目的研究,紐約大學研究人員發表了第一個長期證明指出消化道疾病會增加阿茲海默病(Alzheimer’s disease)有關的記憶損失的風險。安吉拉卡默(Angela Kamer)博士帶領該團隊,認為在牙齦的一些細菌活動,導致阿茲海默病患者大腦的發炎和神經細胞的破壞。

同時,科學家還發現細菌存在不應該有細菌的地方。今年2月,英國倫敦帝國學院的科學家發現,我們的肺部充滿了不同種類的細菌,研究的主持人威廉庫克森(William Cookson)博士說,此發現使我們對一直認為下呼吸道是無菌的信念存疑。他補充說,這是「驚人的」,他在哮喘患者的肺部發現種嗜血桿菌(Haemophilius),莫拉克氏菌(Moraxella)和奈瑟氏菌(Neisseria),也常常在採取於易發哮喘病的嬰兒的咽喉棉籤中發現。他推測科學家們將要找到一群與疾病有關聯的微生物。

儘管離成果如此遠,科學家們面臨的挑戰更大了。由於和人類宿主複雜的相互作用,許多種細菌是無法在試管生存,因此基因不能被定序。在我們體內總共有數百甚至數千種微生物仍必須在實驗室進行培養,甚至確定其身份。

幸運的是,多源基因體學(metagenomics)此一新興科學使我們至少確定這些物種。研究人員用這種散彈打鳥的方式,有效地磨碎了細胞,抽取DNA,然後基因定序,可揭示所有不同的物種的基因構成。研究人員還希望這一做法將闡明微生物之間的相互作用,以及微生物與他們的人類宿主的相互作用。

溫斯托克教授解釋說:「這樣,我們將了解整個群落的基因組,包括所有不同的細菌,」「我們不想過於簡化事情,因為這些細菌不會孤立地存在。」

最近的研究強調了這一重點,認為病毒存在細菌裡,並參與複雜的人與微生物之間的關係。這項研究由溫斯托克教授的同事杰弗裡戈登(Jeffrey Gordon)博士主持,認為這些病毒能把自己的基因插入到在我們腸道和其他器官的細菌的基因裡,從而影響它們的習性。同樣地,多源基因體學(metagenomics)很可能會更闡明此令人興奮的新領域。

但是,曼徹斯特大學研究人類微生物的相互作用的安德魯麥克貝恩(Andrew McBain)博士說,這些技術會製造問題。「人體微生物研究計畫依賴較新的定序技術,將產生令人氣餒的實驗數據,」「真正的挑戰是在最初的實驗設計和大量的數據解釋。」

但是,假如此分析可以被執行,好處將是很大的。溫斯托克教授說,「展望未來,」 「我能想像在15年的時間,目標將是著眼於一個人體內的微生物,並確保適當的平衡,如果有必要保持人在最佳健康狀態,可作調整。」

而且此計畫可能包括人為的遺傳工程微生物的介入,進一步提高我們的健康?「當然,這正是我們想要做的,」「但我們必須要了解更多以改善系統。」

(http://www.dajiyuan.com)

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