近年来，微生物组研究已经最先将重点从微生物自己转移到它们爆发的分子上。事实，正是这些分子直接与人体细胞相互作用，影响人体康健。可是，试图确定哪些分子是由人体微生物群爆发的，是相当具有挑战性的。一项典范的代谢组学研究只能表征人类微生物组样本中约10%的分子数据。
在揭晓在《Nature》杂志上的一项新研究中，加州大学圣地亚哥分校的微生物组学专家首次提出了一种他们称之为“反向代谢组学”的新要领。这项手艺团结了有机合成、数据科学和质谱法，以更好地相识微生物群渗透的分子以及它们怎样影响人类康健。
在逆向代谢组学的首次应用中，科学家们发明了数百种以前从未在人体中视察到的分子。使用这些新数据，他们能够识别炎症性肠�。�IBD）的新代谢组学特征。作者说，这些分子有一天可以作为诊断IBD的生物标记物，或者作为资助治疗这种疾病的潜在治疗靶点。
图片信息：第一作者EMILY C. GENTRY博士是加州大学圣地亚哥分校DORRESTEIN实验室的博士后研究。
“我们知道微生物组很主要，但我们不知道微生物会爆发什么样的分子，也不知道它们对人体有多大的影响，”资深作者、加州大学圣地亚哥分校斯卡格斯药学院教授 Pieter C. Dorrestein博士说。“反向代谢组学资助我们评估是否可以在样本中找到特定的分子，展望哪些微生物正在爆发它们，并将这些代谢组学特征与康健和疾病联系起来。”
在典范的代谢组学研究中，研究职员将使用一种称为质谱的工具来寻找样本中的差别分子。在这项手艺中，每个分子都有自己的“条形码”，可以通过它来识别。然而，科学家们需要知道这些条形码代表了什么来形貌样本的内容，这仍然是一个挑战。
在这项新研究中，Dorrestein实验室的研究职员接纳了一种倒退的要领。第一作者Emily C. Gentry博士现在是弗吉尼亚理工大学的助理教授，她使用有机合成手艺首先从四类感兴趣的分子中生产了数千种差别的合因素子，然后界说了它们的条形码。
然后，研究职员使用果真可用的代谢组学数据，包括以前通过克罗恩和结肠炎基金会网络的数据，并在这些数据中搜索新的条形码。研究效果显示，145种合成胆汁酸保存于公共数据的生物样本中，其中139种以前从未被形貌过。
“若是你读一本生物教科书，这些分子都不会泛起在内里，”Dorrestein说。“它们不但对我们对人类心理学的明确是全新的，对科学来说也是全新的，这真是太神奇了。”
Gentry和他的同事随后较量了来自差别患者群体样本的代谢组学特征，发明一种合成的微生物分子——胆汁酰胺类——与IBD之间有很强的联系。这种关联随后在多个行列中获得验证，支持了这些分子可能加入IBD病理的看法。
仔细视察后，科学家们注重到，克罗恩病患者的某些胆酰胺酸水平升高，特殊是当他们有活跃的症状时，但溃疡性结肠炎患者的情形并非云云。像这样的模式有一天可以用来资助区分和诊断特定类型的IBD。
然后，研究职员最先探索这些分子怎样影响肠道康健。另外的实验批注，几种胆酰胺化合物可能通过失调T细胞功效来增进肠道炎症。例如，一种微生物化合物使一种已知与克罗恩病发病机制有关的要害细胞因子增添了6倍。
Gentry说：“我们正在使用有机合成和数据科学来更好地相识sunbet身体在分子水平上是怎样事情的。”“我们也是第一批使用果真的代谢组学数据发明新的人体分子的研究之一。随着越来越多的代谢组学数据果真，反向代谢组学将变得越发有用。”
作者说，他们所形貌的分子有一天可能会引发治疗IBD的新疗法。例如，患者可能会服用含有渗透特定分子的活微生物的药丸，或者服用抑制这些与疾病相关的分子相互作用的酶的药物。
克罗恩和结肠炎基金会的转化研究和IBD危害投资高级副总裁Hurtado-Lorenzo博士说：这是我们准确营养妄想的一项特殊成绩，在该妄想中，Dorrestein博士先前证实晰反向代谢组学可以识别与IBD患者疾病严重水平相关的食物代谢物。“现在，这项开创性的事情已经进一步生长到发明新的代谢物，这些代谢物在IBD的诊断和治疗应用中都有潜力。”
该研究的配相助者包括：加州大学圣地亚哥分校的Morgan Panitchpakdi、Pedro Belda-Ferre、Marvic Carrillo Terrazas、Hsueh-han Lu、Simone Zuffa、Julian Avila-Pacheco、Damian R. Plichta、Allegra T. Aron、Mingxun Wang、Alan K. Jarmusch、Mashette Syrkin-Nikolau、Brigid Boland、Amy Hemperly、Niels Vande Casteele、Hiutung Chu、Rob Knight和Dionicio Siegel；宾夕法尼亚州立大学的Stephanie L. Collins, Fuhua Hao和Andrew D. Patterson；北卡罗来纳州立大学的Allison K. Stewart和Erin S. Baker；美国国立卫生研究院的 Tingting Yan和Frank J. Gonzalez;Hera Vlamakis, 来自麻省理工学院和哈佛大学博德研究所的Clary B. Clish和Ramnik J. Xavier；以及马萨诸塞州总医院的Ashwin N. Ananthakrishnan。
期刊：Nature
