微生物组时代降临:挽救60万新生儿的益生菌,成本仅需1美元!
药明康德 · 2017/08/25
近日,微生物组领域终于迎来了突破。一项有4000多名儿童参与的大型临床试验证明,益生菌能够有效预防败血症(sepsis),挽救儿童的生命。这项研究的数据也发表在了顶尖学术刊物《自然》上。


本文转载自“药明康德”

你的身体里有30万亿个人体细胞,同时还住着40-100万亿个细菌细胞!这是许多人都忽略的一个重要事实。从细胞层面而言,我们虽然生而为人,但是绝大部分都是微生物。

这些数以万亿计的微生物主要存在于人体的肠道和皮肤上。人类肠道微生物群中有多达1000种细菌,每种细菌都有不同的作用。尽管有一些细菌会导致疾病,大多数细菌对人体十分重要。它们一起成为你身体中的编外器官,在你的健康中发挥巨大的作用。

为了弄清微生物在人类健康中扮演的角色,美国于去年启动“国家微生物组计划” (National Microbiome Initiative),并计划投入1.21亿美元的经费,了解不同生态系统中微生物组的作用。不少生物技术新锐也在尝试开发微生物组疗法,期待改善患者健康。

宏大的愿景下,人类竟在小小的微生物面前栽了不少跟头,大多数益生菌疗法也在临床研究中遭遇了滑铁卢。然而失败并没有动摇科学家们的信念。尽管具体疗法的开发遭遇了种种不顺,他们依然相信背后的科学——细菌能够调节人体的免疫系统,预防疾病。我们只是还没有找到正确的菌株,开发出正确的疗法。

近日,微生物组领域终于迎来了突破。一项有4000多名儿童参与的大型临床试验证明,益生菌能够有效预防败血症(sepsis),挽救儿童的生命。这项研究的数据也发表在了顶尖学术刊物《自然》上。

数千年的共同演化

数千年以来,微生物与人类免疫系统一直在共同演化,但只有少数人意识到了这个事实。Evelo是一家开发免疫微生物疗法的新锐公司,它的首席执行官Simba Gill博士在接受药明康德专访时指出:“人类不是作为单一的物种独立演化,我们已经和微生物一起演化成为一个元物种(meta-species)。这是一个非常宏大、未被重视、未被了解的生物学领域。”

说它“未被重视”,绝非夸张。目前许多成功商业化的益生菌产品未必是最具疗效的菌株——在微生物研究的早期,这些细菌由于好养且容易生产,才被挑选了下来。这是时代所限。英国著名科学记者Ed Yong先生指出,这些在工业环境下能快速生长的细菌,未必适应人体内的环境。“当它们进入肠道后,很难在那里定居下来。”颇有“酒肉穿肠过,佛祖心中留”的意味。


▲Pinaki Panigrahi教授(图片来源:UNMC)

美国内布拉斯加大学医学中心(University of Nebraska Medical Center,UNMC)的Pinaki Panigrahi教授深知这一点。2008年,他的团队在印度偏远地区开展了一项大型临床试验,并期望用益生菌疗法改善儿童的健康。研究人员做的第一件事,就是确保他们选取的菌种能在肠道内定居。

首先,他们研究了两款在印度最常被使用到的益生菌——乳杆菌GG(Lactobacillus GG)和孢芽乳杆菌(Lactobacillus sporogenes)。“我们做了先驱性的小试验,但这两种菌株定居在肠道的比例几乎为零。” Panigrahi教授说道。为此,研究人员进一步分析了健康志愿者粪便中的细菌组成,并从中寻找能附着在肠道的潜在益生菌。经过一番筛选,Panigrahi教授的团队找到了一种植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)的菌株。它能在儿童肠道里成功驻留长达4个月。这成为了本篇故事的开端。

惊人的疗效

败血症(sepsis)是新生儿的最主要杀手之一,它由细菌感染血液所引起,会引发全身性的炎症,限制血液的循环,并造成器官衰竭。据估计,每年有60万名儿童还没有来得及真正开始他们的人生,就被败血症夺去了生命。这些儿童的父母家族添丁的狂喜,也在短短几天内转为无奈丧子的怆恻。部分败血症病发于肠道,这也给了微生物组疗法用武之地——通过引入益生菌,肠道里有害微生物的生长可能就会受到抑制,降低发病的风险。


▲植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)是一种棒状的革兰氏阳性乳酸菌,通常在人类和其他哺乳动物的胃肠道,唾液和各种食品中发现(图片来源:probiotics database)

Panigrahi教授的团队筛选出的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum),能起到保护作用吗?为了检验这个想法,研究人员将菌株与混有麦芽糊精的低聚果糖(作为菌株的营养来源)做成了胶囊,喂食给2-4天大的婴儿。对照组只服用麦芽糊精做成的胶囊。这些婴儿一同服用了7天胶囊。然后,研究人员开始评估他们在60天大时,有没有出现严重的败血症症状。

再乐观的人也想不到,这项研究的成绩能有那么好。

研究发现,服用益生菌胶囊的儿童,只有5.4%出现了严重的败血症,这一数字在对照组中是9%。通过计算,Panigrahi教授的团队指出,这项研究表明益生菌能降低败血症的风险达25%-50%。这比他们预料的结果要好上一倍!


▲Panigrahi教授在印度进行临床试验(图片来源:UNMC)

在降低败血症风险外,这款益生菌疗法还降低了其他细菌感染的可能——研究表明,革兰氏阳性菌的感染风险下降了82%,而抗生素都难以治疗的革兰氏阴性菌感染风险则下降了75%。另外,肺炎等其他呼吸道感染的风险下降了34%。“这完全出乎我们的意料。” Panigrahi教授说。这些结果表明益生菌不但在肠道起作用,也影响了婴儿的免疫系统。这让他兴奋异常。

微生物组疗法的未来

这项研究的重要意义不仅在于为儿童提供了预防败血症的潜在疗法,还在于它让业内人士看到了微生物组疗法成真的曙光。

事实上,这不是益生菌疗法首次取得出色的临床试验成果。然而,在先前的相关研究中,参与者的人数并不多,往往只有100-200人,这也让这些研究设计饱受诟病。即便研究人员观察到了积极的效果,他们也很难区分这些效果是来自偶然,还是真的来自益生菌的功效。在Panigrahi教授的研究前,最大规模的研究招募了1315名儿童。而本次研究招募的患者数达到了4556名,是纪录的三倍有余,这也让结果的可信度大增。一个由独立专家组成的委员会甚至决定提前终止该试验,好让对照组的婴儿尽快用上这款疗法。

另外,这项研究也让我们看到了微生物组疗法的便捷之处。一方面来说,婴儿们只需要口服一周胶囊,就能起到持久的预防效果;另一方面,它整个流程的治疗成本只有一美元,非常适合偏远、贫困地区儿童的治疗和预防。

尽管取得了巨大成功,Panigrahi教授依旧保持着谨慎。他指出,他的团队招募的患者都是健康的婴儿,出生时体重正常,而且已经开始用母乳喂养。这能让他们对感染的抵抗力增至最大,这或许是他们成功的关键。然而,先前人们曾在早产儿,以及出生时体重较轻的婴儿中进行了类似的试验,均以失败告终。败血症是一种非常复杂的疾病,微生物组也是一个动态的复杂系统。我们对它们的理解还有着很大不足。


▲Marie-Claire Arrieta教授(图片来源:Twitter)

卡尔加里大学(University of Calgary)的微生物组专家Marie-Claire Arrieta教授则认为,这正是这项研究的意义所在——它表明成功的微生物组疗法,需要选取正确的菌株,在正确的时间、以正确的方式进行治疗。“这是一项非常重要的研究,” Arrieta教授补充说:“它不仅提供了物美价廉,能预防可怕儿童疾病的疗法,还提供了重要的线索,指明如何应用更好的策略来改变婴儿肠道的微生物组。”

如果微生物组疗法迎来成熟的那一天,无疑是人类的福音。“开发它的成本非常小,它能在世界的任何一个地方生产,而且不需要非常高级的技术。然而,它的效果却非常棒!” Panigrahi教授说。我们期待这一天的尽快到来!

参考资料:

[1] At Last, a Big, Successful Trial of Probiotics

[2] A randomized synbiotic trial to prevent sepsis among infants in rural India

[3] Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body

[4] The Integrative Human Microbiome Project: dynamic analysis of microbiome-host omics profiles during periods of human health and disease.

所有文章仅代表作者观点,不代表本站立场。如若转载请联系原作者。
查看更多
  • A randomized synbiotic trial to prevent sepsis among infants in rural India

    Sepsis in early infancy results in one million annual deaths worldwide, most of them in developing countries. No efficient means of prevention is currently available. Here we report on a randomized, double-blind, placebo-controlled trial of an oral synbiotic preparation (Lactobacillus plantarum plus fructooligosaccharide) in rural Indian newborns. We enrolled 4,556 infants that were at least 2,000 g at birth, at least 35 weeks of gestation, and with no signs of sepsis or other morbidity, and monitored them for 60 days. We show a significant reduction in the primary outcome (combination of sepsis and death) in the treatment arm (risk ratio 0.60, 95% confidence interval 0.48–0.74), with few deaths (4 placebo, 6 synbiotic). Significant reductions were also observed for culture-positive and culture-negative sepsis and lower respiratory tract infections. These findings suggest that a large proportion of neonatal sepsis in developing countries could be effectively prevented using a synbiotic containing L. plantarum ATCC-202195.

    展开 收起
发表评论 我在frontend\modules\comment\widgets\views\文件夹下面 test