粪便移植治疗艰难梭菌感染后，供体微生物持续存在2年

阿拉巴马大学在伯明翰研究人员首次直接演示，即移植治疗腹泻和结肠炎后几个月或多年留下粪便供体微生物的直接演示Clostridium艰难术感染——在对其他疾病进行抗生素治疗后引起的严重而顽固的腹泻。

虽然临床医生假设粪便微生物群移植(FMTs)是成功的，因为它们能将缺失的微生物菌群恢复到粪便移植受者的肠道中，但没有人直接表明特定的微生物供体菌株在受者患者中定植或这些菌株是什么。

在两名患者中，UAB组表明，某些供体微生物菌株只长达FMT后两年。其他五名患者表现出持续存在于受者的捐赠菌株三到六个月，在FMT之后测试的最长。

为了检测受者体内供体微生物菌株的命运，Ranjit Kumar, Elliot Lefkowitz, Ph.D.， Martin Rodriguez, M.D.， Casey Morrow, ph .，和他们在UAB的同事开发了一种方法，使用检测微生物基因组单核苷酸变异-结合新的生物信息学算法-来识别相关微生物。

“它基本上是一个个性化的微生物组的”指纹“，”卫生组织的临床和翻译科学信息学院UAB中心研究科学家康马尔说。

这种新的方法可以帮助解释为什么FMTS用于复发的C.差异'感染成功的90％ - 比抗生素治疗更大的速率 - 该方法也可以对肠道微生物肿瘤的变化进行警告，这些变化可能与糖尿病或肥胖等代谢疾病相关，以及溃疡等疾病结肠炎或帕金森病。

“总的来说，人们正在评估人类微生物组的某些变化作为疾病预测器，”莱夫科维茨说，他是UAB微生物学系的教授，也是UAB CCTS信息学的主任。“我们已经扩大了我们可以在肠道微生物组中检测到什么的分辨率，不仅仅是属或物种，而是单个菌株的检测。”

“肠道微生物群落结构的破坏会影响宿主的整体健康，导致或加剧代谢性疾病，”莫罗说，他是UAB细胞、发育和整合生物学学系的荣誉退休教授。“我们的微生物群落指纹法将成为个性化医疗方法的基石，通过提供一个早期预警系统来检测肠道微生物群落结构的破坏，从而改善人类健康。”

“这款预警系统可用于发出干预措施的使用，”如Microbe移植，旨在维持人类健康所需的有效代谢功能所需的肠道微生物群落结构。“

研究详情

暴露于外界环境的人体表面居住着大量的细菌，通常被称为微生物群或微生物区系。这些微生物的数量与人体细胞的数量相等，甚至可能超过人体细胞的数量，而人体内70%的微生物群在胃肠道中。

这种肠道微生物组在人类健康中起重要作用，这种微生物组的不平衡可能有助于许多疾病状态。复发C.艰难岩感染是人类微生物组研究这一新兴领域的一个主要例子。

C.艰难岩尽管使用了更有效的抗生素来消除感染，但感染造成的医疗费用估计高达数十亿美元C.艰难岩，患者有20%的复发率。第三次复发后进一步发作的风险甚至更大C.艰难岩。

FMT已经成为一种越来越常见的治疗复发的选择C.艰难岩，减轻症状和恢复健康90％的成功率。在治疗中，通过鼻胃管给予患者，如当前研究中的其他粪便溶液中的盐水溶液中的盐水溶液中的一半粪便材料，或其他源代理。

虽然16S核糖体RNA基因的测序可以识别肠道中的物种及其流行，但该方法不能识别和遵循来自供体的个体菌株给受体。因此，UAB研究人员转而可以在FMT之前和之后的移植供体和移植受者中完全测序肠道微氟氯罗拉的细菌基因组，并将这些序列与标准基因组序列进行比较93种细菌（71种在健康的微生物组中最丰富，22种在FMT接受者中发现了丰富的物种）。

由于具有大量DNA改变的细菌基因组的小区域的噪声可以通过产生人工大量的单一核苷酸变体或SNV来模糊单个菌株的鉴定，因此UAB研究人员在基因组中使用了基于窗口的相似性方法提供更准确的真正变异性的确定。它们在跨越细菌基因组的DNA序列的短，连续窗口中比较了变体，而不是单一核苷酸变异水平的分辨率。窗口大小的选择可以是100到1,000个基对，具体取决于该研究中使用的数据集-1,000基对窗口。将每个窗口评分为类似或不相似就像投票一样。基于窗口的相似性SNV或WSS，是类似窗口的数量除以Windows相似加上的总数，表示为百分比。

然后，UAB研究人员将WSS方法从NIH人微生物组项目中的一组136个梅曲线应用于来自NIH人微生物组的一组136个梅曲线数据 - 微生物群DNA序列的51个个体采样一次，41个个体取样两次，一个单独的单独取样三次，总计1.3万亿DNA碱基。针对每个微生物物种的所有可能的成对比较计算WSS，这揭示了来自两个单独时间的来自相同个体的样品比物种水平的非相关样品具有明显更高的WSS。使用WSS数据作为特征，他们通过逻辑回归培训了每个细菌物种的分类模型;然后，它们能够为每个物种识别统计学上显着的WSS截止值，该截止每个物种与不同时间点的不同人的样本 - 来自来自两个不同人的非相关样本。

然后将分类模型应用于来自六种供体的粪便样本和在UAB处理的七种FMT接受者的粪便样本的所有可能成对比较的WSS。C.艰难岩感染（其中一种供体用于两种移植物）。当肠道与供体微生物的定子发生时，在移植后一至六个月获得样品;两年后的第二个样品可用于七个移植中的两个。

对于所有七种FMT，在接受者中发现供体微生物，如WSS评分在每个特定物种的截止值上方测量，两年测试的两种接受者都表现出供体微生物的持久性。

Bacteroides SPP。是移植后接受者中最常见的供体微生物;但每个收件人都表现出不同的整体模式捐赠微生物的种类，突出了胃肠道环境中微生物生态的复杂性。

7例受检者体内发现的供体微生物包括9种拟杆菌，泽利菌属和副拟杆菌属各2种，酸氨基球菌属、阿克曼菌属、巴内塞菌属、粪球菌属、真杆菌属、粪杆菌属、普雷沃菌属和瘤胃球菌属等单一种。

“某些移植的微生物可以持续到两年的示范表明，UAB研究人员在生物膜和微生物纸纸上说明他们的发现的生物膜和微生物纸纸中使用FMT在长期变化中使用FMT的可能性。“我们分析结果为人类生态学提供了新的见解胃肠道这些生态位对于开发通过操纵这种复杂的微生物群落来改善健康的新方法至关重要。”

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