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此外 , 宿主噬菌体发挥的自上而下的生态调节也会进一步影响细菌的丰度和活性 。
理解适应过程、功能生态位和交叉喂养的相互作用 , 对于实现益生元和饮食干预的特异性功效作用至关重要 1,2。
相似的营养物质 , 在不同的微生物群落中 , 产生的影响可能也是不同的 。 环境是理解生态系统的基础:环境因素 , 如结肠的 pH 值、转运时间和细胞密度都可以影响细菌的代谢过程 , 产生短暂的表型反应 6。
另一个核心生态学概念是“生态位的占领(niche occupation)” , 这是一种影响病原菌定殖、粘附和移植的群落行为 。
在应激条件下 , 潜在致病菌可能占据有利条件 , 因此 , 对于开发使用小分子和噬菌体抗菌药物而言 , 识别对非目标生态系统的影响同样重要 。
同样地 , 当目标是引起整个微生物群落变化时 , 必须理解菌群的复原力和对外界干扰的抵抗力 。
最后 , 在实际应用中 , 如果将 LBP 产品作为杀菌抗炎分子的生产和输送载体 , 则必须考虑宿主-微生物和微生物-微生物相互作用的机制 。
总的来说 , 将经典生态学概念应用到微生物产品设计过程中 , 强调了不管菌群的调节策略是什么 , 目标都不是孤立的单一微生物 。 因此 , 综合应用药理学和生态学原理来推动生态系统功能研究 , 对于微生物组疗法的成功至关重要 。
然而 , 这些基本的肠道微生态规律 , 在人类研究中的探索严重不足 。 想要绘制肠道微生物信息网络图 , 评估各种微生物成员的功能作用和可塑性 , 需要大量的实验和干预 , 因此 , 动物模型难以实现这一目标 。
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④ 体外生态学
我们认为 , 合成生态学、培养组学和体外方法 , 可能是能够解开体内微生物群本身功能作用及其与肠道菌群间相互作用 , 并解决肠道生态系统复杂性的唯一途径 6。高通量的体外生态分析技术可以在一系列实验变量中分析微生物的功能作用 , 并利用宏基因组学技术进行监测 。 例如 , 通过在各种营养条件下评估菌群中成员的生长情况 , 以确定其功能生态位 7 ;小分子筛选 , 则可以检测出非靶向药物的作用效果 8。
体外肠道模型可用于评估益生元或益生菌等干预措施的效果 , 作为进一步应用的基础 9。 基于高通量联合培养技术 , 开发微生物-微生物相互作用和复杂群落行为的预测模型 , 将有助于识别调控群落行为的关键物种 1。 单基因组衍生模型已经可以用于预测在不同条件下微生物生长状况所必需的生态网络 。
这些应用方法正在被扩展 , 以应用于建立整个群落或多种微生物的模型 10 和推断 LBP 6 的安全性 。 通过建模来理解种间复杂的关联性 , 将使益生菌混合物的设计成为可能 , 从而战胜病原菌 1。
此外 , 通过靶向优势致病菌群和弥补缺失的有益微生物或其功能 2,6, 在体外对共生菌群进行操纵 , 将有助于调控策略的确定或靶向药物的研发 。
通过将原代细胞或有机物与合成或天然的复合微生物联合培养 , 可以促进微生物群的厌氧发酵和肠道菌群的培养进程 , 以评估宿主反应 9, 并通过临床终点(如细胞因子水平) , 来验证治疗方案的效果 1,9。
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图1.微生物组疗法的发展
微生物组疗法如何走向成功
微生组疗法想要应用于临床 , 需要来自学术界、企业界、临床医生和相应监管机构的新策略 。
修复肠道菌群的挑战在于理解肠道生态学的复杂性 , 以及如何修正复杂的相互作用和功能网络 。 为了保证干预的成功和可重复性 , 需要考虑个体间的差异性和生态学原理 。
稿源:(热心肠先生)
【】网址:http://www.shadafang.com/c/hn110Oa4X2020.html
标题:知识科普|Nature子刊:微生物组疗法想要成功,少不了这个方法( 二 )