游文娟 上海科学学研究所《世界科学》编辑部主任

“遇到事情不决，量子力学；机制难寻，肠道菌群。”对量子、肠道菌群等前沿科技的调侃背后所反映的是：科学原理还没有彻底搞了解，商品在市场已经热门了。

这个例子你肯定很熟悉：研究发现某某菌对肠道调控的有效性,甚至发现它们还能影响大脑健康。那不久后，市场上就时尚起相应的营养品或补充剂了。

这种商品看上去科学，是否真能达到实验阶段的成效，有没不良反应呢？同时，面对让人心动的新品，你是否常常心生疑问：这是“IQ税”吗？

可以一定的是，这类商品背后，的确有它适当的一面。毕竟陆续有权威的科学研究证达成代社会日常容易见到的一些病变与肠道菌群之间存在相互用途[i]，譬如：肠道菌群分泌的物质通过迷走神经传递到大脑，进而影响帕金森病病人[ii]；肠道细菌产生的小分子代谢物可以进入小鼠大脑并改变脑细胞功能，从而致使动物的焦虑行为加剧[iii]。这类研究陆续解构了，肠道菌群与大脑交流的路径和某些信号分子，进一步明确了肠道菌群对大脑的影响。

正由于权威研究的背书，大家此时常会联想：既然肠道菌群健康对人体这样要紧，是否意味着，“我”拥有健康的肠道菌群就可拥有健康的身体，那“我”多补充有益菌群或者服用对抗病菌的菌群，“我”就大概率可以拥有健康咯？

事实是，一个商品怎么样在人体内达到实验阶段察看的结果有非常长的路要走，换句话说，“吃进来”不等于“补进来”。

绕不过去的“定植拮抗”

想要靠吃营养品来补充有益菌群有哪些问题呢？如此做面临的最大妨碍，其实恰好就源于与你共生的肠道菌群，它们会通过多种方法去抵制摄入进来的菌群，专业说法叫“定植拮抗”。

为何会产生如此的现象呢？你想啊，一群本来待在肠道里安居乐业的快乐菌群土著，忽然就要面临一批打着“益生菌”或者“抗病菌”旗号的外来菌群——又要占地盘又要抢吃抢喝的，可肠道里的空间固定、营养有限，肠道菌群也不想自己被取代。同时，你体内的肠道菌群早就适应了周围的环境，也就是已经抢占了生态位优势，这个时候再进去的菌群想要落脚，就有点难了，需要有非常强的角逐优势。这种角逐优势还不在于这类菌群对人体是不是有益，而在于它本身是否有“落脚点”且黏附得够不够牢，同时它还要承受着原来肠道菌群所形成的联合排外的重压。正由于这样，常致使你期望补充进去的菌群“穿肠过”。

不过，肠道菌群存在的拮抗用途本质上是促进机体稳定，减少条件致病菌在机体内滋生的风险。这种用途既能够通过对营养的角逐来达到，又可以通过产生细菌素和有毒代谢物来达成。探究其中有关机制，可能能够帮助大家探寻到突破定植拮抗的方法。譬如，拟杆菌存在于人类肠道中，它们与人类具备共生关系，是肠道菌群的要紧组成菌。2023年12月11日，山东大学高翔团队在《自然·微生物》（Nature Microbiology）杂志上发表拟杆菌拮抗方面的机制：人体肠道中的拟杆菌会演化出多种特定的杀菌蛋白来对抗其他拟杆菌。这为对抗人体肠道拟杆菌的抗拮提供了线索[iv]。2023年12月15日，牛津大学研究团队在《科学》（Science）杂志上发文揭示，肠道菌群与“入侵”微生物代谢重叠越高的菌种，越大概成为定植拮抗的核心。换而言之，肠菌移植时，或能以躲避重点核心菌种的方法来达成定植。

虽然已经说了这么多，但大家其实对肠道菌群到底是如何排除外来菌群的，仍然知之甚少。关于“定植拮抗”这一现象，现在还存在着不少未知的机制，等待着大家进行更深入的探索。不过好消息是，科学家们已经在肠菌移植治疗上获得了很好的进展。

云数据剖析或是达成精准肠菌移植的一条捷径

为促进移植的肠菌成功定植，研究职员正在积极尝试另外一种思路，即在科学机制尚未足够明晰的状况下，通过挖掘那些成功突破定植拮抗的案例背后的规律，来指导肠菌移植治疗。

这个方法的达成至少需要了解：健康人群、不同疾病病人的肠道菌群状况，不同病人同意健康人群菌群的表现等，才大概对症处置。这就需要对足够多的样本进行规模化研究，从而发现其中的规律。

同济大学附属第十人民医院秦环龙教授领衔团队网站收录了近万例健康人群和各类疾患者群的肠道菌群数据，并对数千例病人使用“肠菌移植”治疗前后的肠道菌群进行测序，并构建了一个专门的数据库。现在，已经成功打造18种疾病的肠道菌群分类模型，为健康人群和疾患者群的精准配型提供指导，其中部分疾病的匹配成功率能达到90%。该研究成就获得了2021年上海科技进步一等奖[v]。

也有研究团队通过数据建模在提高肠菌移植的配对成功率上有所进展。中国科学院北京生命科学研究院赵方庆团队与南京医科大学第二附属医院张创造团队合作，借助智能剖析方法，构建了一个粪菌移植中供体-受体匹配的AI模型（EDS），可使移植效率从57.1%提高到93.3%。同时该联合团队还发现，供体与病人菌群遗传距离越远越合适移植的规律，这与山东大学高翔团队的发现互相印证，为成功达成粪菌移植提供了更有效的方法。该研究成就于2022年7月20日刊发在《肠道微生物》（Gut Microbes）上[vi]。

中国科学院深圳先进技术研究院合成微生物组学研究中心、深圳合成生物学革新研究院戴磊课题组借助数据驱动的研究办法成功判断定植拮抗的重点物种。那样，粪菌移植挑选遗传距离较远的菌种以达成定植就有了更明晰的选菌范围。该研究发现于2024年3月16日刊载在《自然·通信》（Nature Communications）杂志上[vii]。

除去对精准性的不断探求，“肠菌移植”治疗的规范化也是尤为重要的研究方向，也就是怎么样把健康人便便中的活性菌群通过现代化工业步骤变成临床可用的商品，包含脱色、除味等。

回到刚开始的问题，即对于前沿科学发现跳过临床研究直奔市场应用的现象，加州大学洛杉矶分校的神经科学家埃默兰• 迈尔（Emeran Mayer）提醒道：“很多人其实是在‘借助’销售补充剂赚了不少钱。”[viii]

至此，什么让人心动的商品是否IQ税，我想你心中多少有了答案。

[i] https://doi.org/10.1146/annurev-med-042320-014032

[ii] Vagotomy and Parkinson disease: A Swedish register-basedmatched-cohort study. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28446653/

[iii] A gut-derived metabolite alters brain activity and anxietybehaviour in mice https://www.nature.com/articles/s41586-022-04396-8

[iv] https://www.nature.com/articles/s41564-023-01541-5

[v] 变废为宝的新魔法：把“粑粑”变成“治病良方”.《世界科学》，2024年第3期.

[vi] Theinterplay of gut microbiota between donors and recipients determines theefficacy of fecal microbiota transplantation DOI:10.1080/19490976.2022.2100197

[vii] Data-driven prediction of colonization outcomes for complexmicrobial communities https://www.nature.com/articles/s41467-024-46766-y

[viii]https://knowablemagazine.org/content/article/health-disease/2024/gut-brain-axis-parkinsons-disease-microbiome

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

出品：中国科协科普部

监制：中国科技出版社公司、北京中科星河文化传媒公司

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