Cell子刊：宏基因组揭示粪菌移植疗效的影响因素

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作者：TMZHI

导读：粪便菌群移植（FMT），是一种将健康人粪便中的功能菌群，移植到患者胃肠道内，重建新的肠道菌群，实现肠道及肠道外疾病的治疗方法，目前已被用于治疗多种疾病。宏基因组是指特定环境中全部微生物遗传物质的总和，宏基因组测序以特定环境中的整个微生物群落作为研究的对象,提取环境微生物总DNA进行研究。

8月16日，《Cell Reports Medicine》发表了一项研究“Identification of clinical and ecological determinants of strain engraftment after fecal microbiota transplantation using metagenomics”，通过宏基因组学鉴定出了粪便微生物群移植后菌株植入的临床和环境影响因素。

Doi: 10.1016/j.xcrm.2022.100711.

研究背景

粪便微生物群移植 (FMT) 即将健康供体粪便的微生物群注入患者的肠道，临床上将这种方法用于微生物群相关疾病治疗的尝试。

FMT后微生物群组织的动态状况、不同FMT治疗人群以及个体患者的临床、宿主和生态因素影响尚不明确，以前的研究主要通过16S rRNA分析，但这种分析方法不能满足分类学分辨率及FMT 后特定的受体和供体衍生的微生物群株的鉴定，这对研究明确FMT 后微生物群重组的生态学机制造成了困扰。因此急需通过宏基因组这种方法全面的研究FMT移植前后微生物群的变化。

研究过程

为比较FMT对不同医疗条件患者粪便微生物群组成的影响，研究人员将来自 FMT 治疗的患者和供体的宏基因组的不同序列数据组装成含有254个完整病例的综合队列，并表征了整个队列中粪便微生物群组成的变化（图1）。此外，研究人员还表征了不同研究中 FMT 受者、接受或不接受抗生素治疗、FMT 后患者和供体的分类和功能微生物群的差异。

图1. 整个队列中粪便微生物群组分的表征

此外，研究人员为确定 FMT 后患者微生物群的特定成员的起源、供体和受体来源的相对贡献以及新检测到的菌株，使用 SameStr 工具进行了亚种分类微生物群分析（图2）。并发现在 FMT 之前，受体和供体中存在来自同一物种的不同菌株，这可能是导致 FMT 后微生物群组装过程中竞争排斥的主要原因。

图2. FMT 接受者的菌株分析

此外，为确定个体患者 FMT 后供体菌株植入的微生物群和临床决定因素，研究人员将生态参数、受体和供体微生物群（ɑ/β）多样性、临床参数综合到一起构建了广义线性混合模型，并发现对于个体患者，FMT 后供体微生物群的植入取决于患者和供体微生物群的特征以及 FMT 治疗的临床模式（图3）。此外，研究人员还发现特定供体菌株的植入较少依赖微生物组（ɑ/β-多样性）和临床治疗模式。且应变植入可能与复发性艰难梭菌感染和免疫检查点抑制剂的临床反应有关，但与炎症性肠病无关。

图3. 个体患者 FMT 后供体菌株植入的微生物群和临床影响因素

研究意义

这项研究涵盖了不同的患者、微生物组和临床条件，表征了供体来源的菌株对 FMT 后患者微生物群的贡献，并提出了与生态学理论一致的可推广预测模型，为精准粪便微生物群移植疗法的未来发展奠定了基础。

参考资料：

Podlesny D, Durdevic M, Paramsothy S, et.al. Identification of clinical and ecological determinants of strain engraftment after fecal microbiota transplantation using metagenomics. Cell Rep Med. 2022 Aug 16;3(8):100711. doi: 10.1016/j.xcrm.2022.100711.

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。