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usdt第三方支付(www.caibao.it):产前环境“有菌”or“无菌”?6位专家揭晓看法

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原题目:产前环境“有菌”or“无菌”?6位专家揭晓看法

编者按:

任何一个科学领域都存在争辩,包罗微生物组领域。近年来,许多文献报道,在被以为“无菌”的产前环境中检测到了微生物。这些效果引起了学界的关注,并掀起了一场关于产前环境事实有菌照样无菌的争论。

今天,我们稀奇编译了 Microbiome 杂志揭晓的关于产前微生物组争议的文章。希望本文能够为诸位读者带来一些启发和辅助。

一个多世纪以来,产前环境被以为是无菌的。然则在已往的几年里,由下一代测序方式从胎盘、羊水、胎粪甚至胎儿组织的样本中获得的发现对无菌子宫的教条提出了挑战,此外行使培育学、显微镜和定量 PCR 也判定出产前环境有低生物量的微生物群落。

思量到产前露出于微生物对宿主发育和康健的重大影响,该研究效果已经受到学术界、高影响力期刊、公共媒体和资助机构的高度关注。

然而越来越多的研究对产前微生物组提出挑战,以为污染是主要问题,仍持嫌疑态度的科学家指出,这与子宫内定殖、剖腹产对早期微生物组确立的影响以及发生无菌哺乳动物的能力不符。

关于产前是否存在微生物群落引发了一场猛烈的学术争论。Microbiome 杂志稀奇邀请了多位专家讨论上述问题,分享他们对这一争论的想法。为了使讨论有更广漠的视野,Microbiome 杂志稀奇挑选了在微生物组方面积累了丰盛履历,但迄今尚未直接介入争执的科学家。

专家先容

Martin Blaser:高级生物手艺和医学中央主任,罗格斯大学(Rutgers University)人类微生物组偏向的教授,流行症专家。研究微生物群的扰动对疾病最终生长的影响,以确定恢复康健的方式。

Suzanne Devkota:Cedars-Sinai 医学中央的微生物组研究主任,加州大学洛杉矶分校医学系的助理教授。主要研究领域包罗研究饮食对肠道微生物组结构和功效的影响、肠道微生物组对克罗恩病并发症的影响。

Kathy McCoy:加拿大卡尔加里大学医学院的教授,国际微生物组中央的科学主任,粘膜免疫学家。研究微生物组若何影响免疫系统的发育和调治免疫反映。她的实验室行使悉生生物来研究宿主-微生物群相互作用,并确定微生物驱动形成的免疫的细胞和分子机制。

David Relman:斯坦福大学医学系、微生物学和免疫学系的教授,以及加利福尼亚州帕洛阿尔托市退伍军人事务帕洛阿尔托卫生保健系统的流行症卖力人。他是使用现代分子方式研究人类微生物组的早期先驱。他现在主要研究人类微生物生态系统的确立、稳固和恢复,并为人类康健和疾病做出孝敬。

Moran Yassour:希伯来大学医学院和盘算机科学与工程学院的助理教授。Yassour 实验室研究婴儿肠道微生物组的确立和生长,临盆模式和喂养方式若何影响婴儿微生物的组成和动态转变。该实验室专门研究出生行列,并使用盘算和实验方式推断母婴微生物流传。

Vincent Young:密歇根大学医学院的 William Henry Fitzbutler 学院教授。作为一名流行症医生/科学家,他对胃肠道细菌熏染有着历久的兴趣。他专注于医院获得性熏染,包罗艰难梭菌及其与宿主和原有微生物群的关系。

Q1:你以为现有的科学证据可以支持“宫内存在微生物定殖”或“无菌子宫”假说吗?你以为有必要做更多的实验事情来解决这个争议吗?

Martin J. Blaser: 人体没有任何一个部位在任何时刻都是无菌的。任何地方都可能发生隐性熏染。例如在有身时代,母亲的急性或慢性熏染可以穿过胎盘,直接熏染胎儿,如先天性风疹(病毒性)、梅毒(细菌性)或弓形虫病(原生动物)。

然而这些都是特殊事宜。就像大脑一样,胎盘也有主要的屏障来阻止微生物的流传,这样要害的历程就不会受到滋扰。哺乳动物的胎盘基本上是无菌的。

无菌动物的生长依赖于首创成员是剖腹产,并在特殊状态下继续滋生。凭据当前所有通例的鉴别方式,这样的动物及其后裔的品系是无菌的。若是有微生物组,很可能会代代相传。而啮齿类动物、非禽类动物、猪和人类等物种都已经实现了这一历程,这就反驳了有胎盘微生物组的说法。

剖腹产的人类婴儿的研究显示出差别的效果,很可能是由于方式和注释的差别造成的。任何关于原本就存在微生物群的说法都需要有充实的证据和明确的说法,由于它需要逾越现有的理论和逻辑。在这一点上,我以为现在没有任何发现能跨越这一门槛。

Suzanne Devkota:定殖与确立真正的微生物生态位是两个差别的问题。定殖可以是短暂的,也可以是持久的,但真正的微生物生态位意味着一种庞大的、进化的、宿主-微生物的状态。

迄今为止的现有事情解释,子宫内环境中确实有可能存在微生物,但我信赖这些微生物充其量是来自身体的其他地方,而不是子宫内环境的原生生物。我很难将这些提出胎盘微生物组的人类研究与无菌动物存在的事实统一起来。

然则另一方面,Susan Lynch 小组的最新研究解释,胎儿肠道的定殖异常令人信服,而且研究难度很高。

不外,从所有这些研究中总可以学到一些器械,比如说,阐明晰试剂可能会被污染这一事实,就像一些早期胎盘微生物组研究所提出的那样。总之,无论何时我们要在以为是“无菌”的地方证实有微生物存在,对所提出的证据要求应该很高。固然,我们还需要做更多的事情。

Kathy D. McCoy:我以为,现在现有的科学证据更支持“无菌子宫”的假说。到现在为止,大多数证据并不支持子宫内存在真正的常驻微生物群。然而,有可能在子宫内存在短暂的微生物露出,稀奇是在妊娠期较长的人类中。

要解决这一争议还需要更多的实验事情。主要的是要领会子宫内是否存在有限或短暂的微生物接触,微生物产物或代谢物通过胎盘的水平,以及这是否在免疫发育中施展指导作用。

David A. Relman:在回覆问题之前,可能需要对术语和语言举行澄清。“定殖”通常是指植物、动物或微生物在栖息地的确立,通常以持久的方式连续一段时间,并通过与先前存在的住民、宿主或与非生物环境的相互作用来牢固。“无菌”简朴地说就是没有生命,但无菌的传统界说是指培育方式不能显示有生命的存在。这些要点很主要,由于它们是讨论的重点。

思量到这些,当前可得的科学证据并不支持在正常康健状态下子宫内微生物由一致的一个物种或一组物种定殖。此外,胎盘或羊膜囊中真正的 “微生物群 ”观点也没有获得支持。“微生物群”指的是微生物群落,从生态学的角度看,群落是一组存在相互作用、往往相互依存的物种。

那么是什么样的证据引发了这场争论?在大多数情形下,它是通过 PCR 检测胎盘组织中的细菌 DNA,包罗胎儿膜。然则,在研究和研究中,细菌 DNA 的存在异常不一致。

使用最严酷的对照和最可靠的设计举行的研究未发现微生物 DNA,只发现了有时的已知病原体的序列。一些研究讲述了通过荧光原位杂交手艺检测胎盘组织中的细菌 DNA。然则,这些数据也很少而且不一致,难以让令人信服。

对于检测这些临床样品中低水平细菌 DNA 的合理替换注释是 PCR、组织或试剂的污染。另一个可能的注释是受试者血液中确实存在细菌 DNA,并从血液厚实的组织中扩增出了 DNA。细菌易位或细菌身分(包罗 DNA)泄露到人体的所谓“有特权的”剖解位点,例如羊膜囊和胎盘,可能发生在某些人身上,甚至是康健人,但这种情形很少发生。

我们十年前的研究解释,可以在小部分孕妇的羊水中检测到细菌 DNA,它可能是未来不良妊娠了局的展望指标:其丰度与羊水中 IL-6 水平和白细胞计数成正相关,与临盆时间成反比。

最主要的是,DNA 的存在与“细菌定殖”截然差别,而且与真正的“微生物群”的存在截然差别。血液中细菌 DNA 的存在和污染都是对当前有争议的发现的合理注释。可以进一步明确这两种征象的起源和性子的其他举行严酷控制的研究,将很有辅助。

Moran Yassour:就像我今天看到的那样,大多数揭晓的证据都支持“无菌子宫”的假说。虽然一些研究解释子宫内存在微生物定殖,但他们的证据并不解释存在一个活跃的和不停增进的群落,而仅仅是解释 DNA 片断的存在。

固然,挑战在于子宫内定殖的生物量可能极低,因此去除信号噪音是异常具有挑战性的。为了严酷评估这一部位是否存在微生物,必须在每个步骤中加入明确的阴性对照,稀奇是要思量到试剂等的种种污染物。分外的做法是加入阳性对照来评价数目,就像 de Goffau 等人[1]所做的那样,在其中加入 spike-ins 作为内参。

Vincent B. Young:我以为,在我们最先解决这个争议之前,最好先界说一下我以为的胎盘微生物组。我知道微生物组有多种界说,但在我的回覆中,我将把微生物组称为“占有相当明确的栖息地并具有怪异的物理化学性子的特征性微生物群落”。当提到形成群落自己的微生物时,我将使用微生物群(microbiota)这个术语。

使用这些界说的原因是,我以为为领会决争议,要证实胎盘微生物群存在的门槛相当高。对我来说,通过不依赖于培育的方式(例如 16S rRNA 文库或鸟枪法宏基因组测序)、荧光原位杂交(FISH)甚至细菌培育来检测微生物是不够的。(只管我们也应该关注潜在的病毒和真菌群落,但当前我们主要聚焦于细菌,以是我将讨论限制于细菌。)

在我看来,你需要证实这个潜在的群落是历久稳固的,可以在原位滋生并具有代谢活性。到现在为止,我还没有看到支持这一点的证据。人们可能会说我设定了一个不合理的期望,但这是我所支持的。

只管有这些思量,就算子宫是无菌的(意味着没有一个有生命力的、滋生力强的、新陈代谢活跃的微生物群落存在),我以为也很可能有微生物对发育中的胎儿发生影响。

这里的“接口”依然是胎盘。研究者在胎盘中检测到微生物或微生物产物的存在,纵然没有生命力,也可以通过免疫学或化学(即小分子)方式接触母体的原有微生物群,从而影响胎儿。露出于微生物产物可能在胎儿的发育历程中起到要害作用。

我知道有些人行使我们培育出无菌小鼠的能力来否决“无菌子宫”假说。这是很难否决的。然而有趣的是,我们可以思量一下,在无菌动物身上看到的免疫系统的差异是否与这些动物自己缺乏微生物群有关,是否反映了一个无菌母体所导致的异常发育。

提出这些论点的原因是要回到这样的看法,即关于子宫是否无菌的争论可能会掩饰微生物接触(直接或间接)在胎儿康健和发育中的作用这一主要问题。

Q2:产前微生物组的研究是否为整个领域提供了新的视角?你是否看到了产前微生物组研究应该吸收的教训,以及它将若何影响其他被以为无菌的身体部位的研究?

M.J.B:证实无菌是一项比识别微生物存在更难题的义务。无菌要求没有任何病原体,但可能存在尚未发现的熏染性/微生物病原体。因此,正如物理学中的“不确定性原理”所预言的那样,证实无菌是一个遥不能及的目的。

然而,当使用尺度/通例方式时,可以清扫多种微生物的存在的可能。事实上,使用尺度工具可以很容易地验证那些声称存在/不存在于孕妇胎盘中的药剂事实是否存在于胎盘。

文献缺乏一致性的效果解释在手艺问题上存在主要的差异和差距。“研究职员声称某个被以为是无菌的特定部位并非云云”这样的问题已经泛起,而且还将再次泛起。我们需要一个类似于科赫规则的理论来制订尺度规则,以确定微生物在以前被以为是“无菌”的空间中是否存在。

S.D:是的,我以为这提出了一系列主要的问题,什么是体内真正的微生物生态位?易位的效果是什么?什么是假象(样品处置或试剂污染)?

我想随着时间的推移,我们会领会到身体的许多部位远没有我们想象的那么无菌。然而要真正栖息在人体部位,就必须保证微生物自己的相互作用不会对宿主造成危险,并维持稳态。将其与易位区分开来很主要,我以为易位很普遍,而且会影响宿主心理(我们仍在探索中)。但这些微生物的“旅行”并不会在它们下降的任何地方发生新的生态位。

一些争议可以归因于对术语的分歧,这一点很主要。鉴于我们对配合进化和宿主心理学的领会,我们也应该经常问自己一个简朴的心学问题 “这有意义吗?”例如,若是微生物在先前“无菌”的组织中定殖,那么鉴于我们对该组织中免疫反映的领会,这是否有意义?提出这个问题并不代表拒绝新颖性,但对指导之后一系列的实验很主要。你不能仅仅止步于确定是否存在微生物 DNA。

K.D.M.:我坚信,挑战现有教条的研究对科研是有益的,科学就是这样提高的。

产前微生物组的研究无疑向微生物组研究职员提出了挑战,要求他们优化和控制微生物检测方案。这场争论也导致了对“定殖”一词寄义的主要讨论,并激励了微生物组研究职员更好地界说在其领域使用的术语。

若是只有少数细菌存在,纵然是活的,也应被视为定殖者吗?妊娠时代存在微生物 DNA、少量活细菌或短暂露出的功效结果是什么?历久以来一直被以为是无菌的部位存在微生物的争议增添了该领域的思辨和讨论,最终将推动微生物组研究向前生长。

D.A.R:这场关于 “胎盘微生物组”的争论突出了几个主要问题。

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首先正如我前面提到的,通常以为微生物易位进入外周血流(和门脉循环)是常见事宜,并与皮肤和粘膜的局部杂乱有关。由于易位通常是短暂且罕有的,因此很难获得关于康健人血液中微生物 DNA 的一致发现和统一模式。

虽然微生物易位可能对宿主的康健很主要,但它一定会使具有“特权”的剖解部位的研究变得庞大。同样我们必须记着,DNA 不一定意味着活的甚至是完整的生物体。

其次,研究效果越来越支持这样的看法,即在有身时代和临盆时,细菌产物的系统性运输,稀奇是细菌代谢物,可能会对婴儿的产后发育发生影响。我们需要从总体上更好地领会产妇皮肤和粘膜微生物群落副产物的系统漫衍和垂直流传,以及它们在促进儿童康健方面的作用。

M.Y:在这一点上,产前的争议一定会影响到这个领域,母乳争议也是云云,由于在这两种情形下,试图证实一个具有低生物量的定殖是异常难题的。

剖析低生物量微生物群落的挑战确实是一个机遇,可以就一个异常详细且经由争执的主题睁开一些开创性的研究,而不再是对下一次发现的随机关联高声呐喊。若是我们能够通过改善的实验室手艺和剖析有效地应对这些低生物量/低多样性的微生物组环境,那么我们也将更好地应对庞大的微生物群落。

另一点是 16S 与宏基因组测序的敏感性。稀奇是在处置来自包罗具有许多人体细胞的身体部位的样本时,16S 比宏基因组测序具有更好的灵敏度,不应自动忽略“不太先进”的方式。

V.B.Y:对产前微生物组研究的考察发现,似乎微生物组研究的效果异常依赖于手艺。从事这项研究已有近 20 年的时间,我发现让其他科学家感应不安的是,研究宿主相关微生物的研究职员一直在使用越来越昂贵且依赖手艺的方式来介入“fishing expedition”。在某些科学界,对产前微生物群的研究已经代表了嫌疑者最严肃的指斥。

(编者注:fishing expedition 是一个贬义词,用来形貌缺乏明确局限和明确目的的观察。)

回到我先前关于微生物组界说的看法,当思量其他被以为是无菌的身体部位(例如大脑/中枢神经系统和血液)时,有许多研究提到“血液微生物组”和“大脑微生物组”。同样,我们需要思量考察到的内容以及若何举行考察。

最后,我们需要回归到微生物对宿主的潜在生物学效应(无论是最终被消灭的活体生物照样微生物产物)。已经有许多态度文件指出,微生物组的研究已从结构研究(“谁在那里”的研究)转移到功效研究(关于微生物在新陈代谢、免疫相互作用等方面的作用的研究)。我以为这类研究在产前微生物组研究中很主要。

很可能胎儿对微生物并不是完全“看不见”。然则,使胎儿接触微生物天下的确切方式以及这种露出的效果可能是下一个研究重点。只管仍然对是否露出这一问题感兴趣,但研究不应止步于此。我以为,关于新生儿微生物组的性子的一些猛烈争执可能阻碍了其他主要生物学问题的讨论。

Q3:关于产前微生物组的争议若何影响微生物组研究领域的可信度?

M.J.B:对科学发现的接受,是基于科学界和民众对讲述特定发现的科学家的老实和准确性的信托。

若是是通过不老实的行为获得的发现或对厥后被证实是不正确的发现举行报道,那么科学历程的可信度就会下降。因此,若是讲述的事情重点是发现的新颖性,尤其是其对人类康健的潜在影响,但厥后证实是不正确的,那么影响可能很大。

许多拥有自己科学议程的整体尤其把这一点放大了,他们捉住争议不放,作为贬低科学的一种方式。理性的科学家对数据的注释可能会有所差别,但支持科学大厦岩石的是科学考察自己的正确性(和严谨性)。

S.D:我不以为这会影响这一领域自己的可信度。每个领域都有争议,这就是科学。

K.D.M:我以为从长远来看,这种争议不会损害微生物组研究领域的可信度。然而,可信度一样平常与卖力任的讲述有关。微生物组研究领域需要继续通力互助寻找真相。

D.A.R:这一争议无疑突出了许多观察职员和民众过快地接受和认可早期的、未经证实的、具有挑衅性的或与传统教学相悖的研究效果。

像其他领域一样,当新的研究效果被无声无息地急忙宣布,而民众(有时是科学界)不能接受但又不加批判地质疑研究效果并要求复制时,微生物组领域的可信度就会受到影响。

由于正在举行的研究事情的局限和规模,希望的迅速性以及民众的利益,微生物组领域可能稀奇容易受到这个问题的影响。

M.Y:由于这个争议,整个微生物组研究领域都在谈论污染。这是一个很要害的讨论,我们都应该提醒自己:(a)增添更多的对照;(b)寻找效果中常见的污染源。

由于微生物组领域的炒作太多,而且尺度化水平不够,许多时刻会有几项揭晓的研究效果相互矛盾。这样的研究带来的历久结果是,科学家以为微生物组领域不够严谨,每一项研究我们都能找到另一项相反的效果。

这一点甚至在 The Atlantic 杂志(2016 年 4 月,Ed Young)的一篇文章中获得了论述:“成千上万的研究已将微生物组与您可以想象的险些所有条件相关联,但其中许多相关性可能是虚幻的”。

猛烈的公然争执是一个新领域的配合 “特征”,但实践和尺度必须在某些时刻趋于一致。

在该领域的特定偏向(母婴微生物组),采样引发的生物学/伦理影响也具有固有敏感性,因此若是无法解决过分采样问题,那么观点和手艺就需要继续生长。

V.B.Y:如上所述,微生物组研究领域总体上可能受到那些从领域外考察这场争执的人的晦气影响。我的一位同事曾经指出,这次争执使他想起了“有若干天使能在一根针的头上舞蹈”的疑惑。

(编者注:“有若干天使能在一根针的头上舞蹈”,美国俚语,引申为纠缠于研究细小新鲜但缺乏适用意义的事情。)

我们需要明确的是,微生物组研究是微生物学这个漫长而富有成果的领域的延续,在此靠山下,微生物组研究的重点是宿主与微生物的相互作用。关于产前微生物组的争论不是简朴的哲学争论,而是科学探索微生物对发育中的胎儿发育和康健的潜在影响的一部分。

Q4:微生物组研究职员、科学期刊、出书社和资助机构在维护微生物组领域的信誉方面有什么责任?

M.J.B:所有人的职责是相同的:举行和讲述基于认真方式和适当控制的科学研究,并凭据研究效果得出合理结论。

在当今时代,也许在所有时代,由于争取注重力和款项,人们倾向于强调科学发现的主要性。这是一种私见,并通过不正确地分配优先级和以非最佳生产力的方式来指导资源,最终损害了我们的领域。这种特殊的损害存在于医学研究的所有领域,也许反映了达尔文式的资源竞争。然则,可以调整方式,使其影响最小化。

S.D:我以为媒体和科学家的主要责任是不强调微生物组的影响。不要给人们虚伪的希望,不要散播恐惧,也不要声称微生物组可以做一些它实际上可能不能做的事情,至少不要过早的说。

我信赖,这是一个令人难以置信的领域,微生物指导疗法具有真正的潜力,但为了举行吸引人的科学,我们似乎完全跳过了宿主微生物生物学的一些基本研究。这些并不一定要相互排挤。多组学的气力毋庸置疑,然则若是将大数据的价值与真实的心理联系在一起,它的价值将更大。我以为,这是确保该领域信誉的最佳途径。

K.D.M:各方必须对报道卖力,以维护微生物组研究领域的公信力。

微生物组研究职员必须注重不要过分注释他们的研究效果。微生物组研究职员还担任偕行评审员,在这一角色中,他们必须严酷评估稳健的微生物组研究所需的控制和方式的使用情形。

科学期刊和编辑必须确保对稿件举行严酷和公正的审查,而不能违反审稿人的建议揭晓“耸人听闻 ”的讲述。科学期刊也必须揭晓有助于扩大研究效果的稿件。

非专业媒体在向民众报道研究效果时必须异常卖力任,必须 *** 耸人听闻的诱惑。微生物组研究职员在接受采访时必须竭尽全力,阻止这种类型的报道或炒作。

D.A.R:我以为科学界的责任是最主要的。我们需要更多地思量整个科学事业的康健生长,而不是思量自己的受欢迎水平,思量“关注者”和 “喜欢者”的数目。

我们需要批判而又尊重他人,为实现可重复研究的目的而孜孜不倦地事情,并在共享协议、事情流和原始数据方面举行充实互助。在经心设计、经心控制的研究和重复数据集中获得的负面效果必须获得推广。期刊、新闻界和资助者应负担相同的责任,但我以为,这一切都始于科学家和科学。

M.Y:作为一个研究团队和出书整体,我们的责任一如既往是对我们所出现的内容保持批判的态度,并仔细思量所有研究的设计。

若是能够为操作的尺度化提供明确的指导方针,则可以维护该领域的信誉。

若是举行了一项与历程相关的所有变量的对照研究(从样品网络,提取,测序和剖析),那么我们可以更好地评估各论文之间的差异,并确定在这方面最佳/最差的做法。

这样的研究对于该领域的所有孝敬者来说可能是一个很好的基准,可以评估研究方式的影响,并将其效果与其他论文的效果举行对照。像 Amos 等人一样[2],关于尺度化的开创性研究最先兴起。

继续举行此类研究将是有益的。国际互助组织可以着手举行这项事情,该组织已经为该领域提供了相当大的数据集,而且具有为整个领域设定黄金尺度的信誉。

最后,给所有微生物组研究者一个小我私家的心得,当我们确立一个新的行列时,我们必须设置足够的对照,去充实证实这是信号而不是噪音。

V.B.Y:总之,科学因争执而郁勃,但争执应该是促进知识提高的手段,而不是目的自己。在我看来,要获得的主要知识是领会宿主和其微生物之间的亲切共生关系若何影响相关双方。这种明白可以带来新的疗法和干预措施,通过促进宿主和常驻微生物之间的互利互动来改善宿主的康健。

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参考文献:

1.de Goffau MC, Lager S, Sovio U, Gaccioli F, Cook E, Peacock SJ, Parkhill J, Charnock-Jones DS, Smith GCS. Human placenta has no microbiome but can contain potential pathogens. Nature. 2019;572(7769):329–34.

2.Amos GCA, Logan A, Anwar S, Fritzsche M, Mate R, Bleazard T, Rijpkema S. Developing standards for the microbiome field. Microbiome. 2020;8(1):98.

原文链接:

https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-020-00946-2

作者|Martin J. Blaser, Suzanne Devkota, Kathy D. McCoy, David A. Relman, Moran Yassour和Vincent B. Young

编译|拍了花瑰宝

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