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人类胎盘有无微生物组?《自然》研究用迄今最大样本扳回一局

河北省邯郸市 2020-03-13 09:37:04

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微生物组和人类息息相关,通常来说,这一肉眼看不见的群体决定了人类的营养摄取以及抵御疾病的能力。但微生物究竟何时“定居”人体内?对科学界而言,这是一个争议日益激烈的话题。

日前,国际顶级期刊《自然》(Nature)在线发表了来自英国剑桥大学一个研究团队的最新研究:健康的人类胎盘没有微生物组。这一结论被普遍认为是继2014年以来最大的一次反转。

人类胎盘有无微生物组?《自然》研究用迄今最大样本扳回一局

众所周知,胎盘是女性怀孕期间一种特殊的短暂存在物。长久以来,胎盘被视作为胎儿提供了发育所需的一切:氧气、营养食物、废物处理,甚至来自母亲免疫系统的抗体,但不包括微生物。

数年之前,得克萨斯州休斯敦贝勒医学院的产科医生Kjersti Aagaard注意到,孕妇阴道中的细菌和婴儿出生后第一周的细菌并不匹配,这就和婴儿应该在产道中得到细菌并形成微生物组这一传统观点相悖。

2014年,Aagaard带领的研究团队发现了胎盘组织中的细菌DNA,其团队发表的论文瞬间引起轰动,颠覆了此前的认知。但多数反对者认为,胎盘的细菌信号来自于污染物。

此番剑桥大学Gordon C. S.Smith等人率领的研究团队希望通过迄今为止规模最大的一项研究来解决这一争论,他们分析了537名刚生完孩子的女性的胎盘。

为保证结果的准确性,研究人员使用了两种DNA测序方法。一种方法针对所有细菌共有的基因部分;另一种方法将现有存在的DNA拼接在一起,并将其映射到特定的细菌和动物物种中。

在第一组实验中,研究人员测试了80个胎盘样本,包括20名患有先兆子痫(注:妊娠24周左右,在高血压、蛋白尿基础上,出现头痛、眼花、恶心、呕吐、上腹不适等症状者)样本、20名小于胎龄儿(Small for gestational age,SGA)样本和40名对照样本。

研究人员先用宏观基因组测序的方式识别胎盘样品中的每对碱基,过滤掉人类DNA以确定微生物序列。随后研究人员通过16S rRNA扩增子测序技术对所有细菌中均存在的一个基因区域进行测序。

研究人员还将蜥蜴中发现的致病微生物沙门氏菌(Salmonella bongori)添加到测试样本中,这种微生物在人体中并不存在,研究人员可以根据添加沙门氏菌来判断样本中是否会检测到其他微生物。研究发现,两种测序结果检测到的菌种不同,两者都有的便是沙门氏菌。

在第二组实验中,研究样本包括100个先兆子痫样本、100个小于胎龄儿样本、100个早产样本和198个对照样本,研究人员仅进行了16S rRNA扩增子测序,但他们采用来自不同制造商的两种试剂盒提取DNA。研究人员还严格关注他们使用的批次试剂。

当用不同的试剂盒和试剂批次测序时,他们找不到始终存在的细菌物种,这表明分娩过程中的感染是微生物的来源。他们发现,某些细菌在女性顺产时比剖腹产时更常见,这也表明这些细菌是在分娩时附着在胎盘上,而不是在分娩前就生活在胎盘上。

在消除污染源之后,研究人员只发现了一种细菌――无乳链球菌。这种毒株只出现在5%的样本中,是感染的迹象,可导致新生儿致命的败血症。

论文作者之一、英国剑桥大学的生殖生物学家Charnock-Jones说,“总的来说,结果表明健康胎盘中没有微生物,除非它被感染了。”

宾夕法尼亚大学微生物学家Frederic Bushman没有参与这项研究。他表示,研究人员“在追踪多种污染源方面的‘侦查’工作非常熟练”。

以色列魏茨曼科学研究所的免疫学家和微生物组专家Eran Elinav说,这个结果很重要,因为它直面了微生物组研究所面临的挑战。微生物组研究聚焦人类肠道密集的微生物群落,人类肠道是数万亿细菌的居所。然而,当研究人员着眼于更小的生态系统时,区分真正的原生群落和污染变得更加棘手。Elinav说,“我非常感谢研究人员为解决这个非常基本的问题所做的努力,他们使用了我们现有的最好的工具。”

不过, Aagaard并没有受到这一最新结果的影响。她说,许多被实验排除为“污染”的信号实际上是胎盘微生物群存在的证据。例如,她不同意研究人员仅仅因为一些微生物和产道里发现的微生物重叠就作出无视它们的选择。

Aagaard将继续测试检测这些细菌信号的方法,并了解微生物在胎盘中的作用。她说,有一种假设是胎盘微生物阻止了危险细菌在胎儿中定植。

另外,意大利特伦托大学的计算生物学家Nicola Segata认为,虽然最新的“没有微生物组”这一结果令人信服,但要收集无菌胎盘的确凿证据将是非常困难的。出生后收集胎盘或羊水为了解婴儿的微生物群提供了一种途径,然而最直接的观察方法则是检测胎儿的肠道本身。

然而,这明显是不道德的,而且目前在技术上也具有挑战性。

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