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警惕夸大肠道菌群研究 精选

已有 14743 次阅读 2014-8-22 08:02 |个人分类:自然科学|系统分类:海外观察

发现一种新现象提出一种新概念,在学术上是值得重视和鼓励的,但是我们要避免过度依赖这些所谓的新概念,生物医学发展历史反复证明的道理是,几乎没有任何方法和道理能彻底理解生物体。人类距离全面理解自身仍然有十分长远的路要走。最近一个比较新的概念“肠道菌群”就有被过度解读的嫌疑。


最近5年,关于肠道菌群的研究如火如荼,科学家一次次报道最新的研究发现。肠道菌群和健康关系密切,肠道菌群和孤独症发病有关,肠道菌群和糖尿病发病有关,肠道菌群和恶性肿瘤发病有关,不一而足。这些令人激动的消息一次次撩动着公众的想像力。其中最为典型的是曾经是《纽约时报》头条的“我们就是细菌(We Are Our Bacteria”。一些科学家也正在猜测抗生素正在残害一些亲爱的细菌,危害菌群健康,并最终导致人类疾病。一些生物技术公司也提供人类肠道菌群的分析方法,帮助消费者建立自己的菌群信息。但是这种分析往往存在很大误差,即使同样一个样本也会出现完全不同的检测结果。粪便移植也被美国等国家作为最新医疗技术用于糖尿病、结肠炎和老年性痴呆等疾病的治疗。甚至有人提供在线自助粪便移植的技术指导,一些人冒着不确定性风险在家使用。

加州大学戴维斯分校微生物学家Jonathan Eisen认为,肠道菌群的风险被掩盖在众多漂亮光环中,许多人包括一些学者在过度炒作微生物组学或肠道菌群的概念。

各种其他“组学”也曾经经历过类似过程,技术的进步使人们掌握某种分子和生物学特征的批量分析方法后,科学家就会建立相应组学,例如蛋白质组学、代谢组学、基因组学和转录组学等等,而学者们在论述这些所谓组学的工作意义时,都一贯会夸大某种分子对健康和疾病的重要关系,显然任何一类分子都在维持生物功能中发挥不可替代的作用,但是生物体系绝对不是某一类分子建立的,必须所有这些分子共同发挥作用,才能形成真正健康的生物体。细菌和细菌组学的作用和其他生物分子在这方面具有类似性,确实有重要功能,但是绝对不能取代甚至超越其他任何类型分子的作用。强调一种成分的功能不能排除或忽视其他分子的作用,这在生物学上尤其重要。生物医学研究反复证明的一个道理是,生物体的复杂性总是超过我们的预期和想像。医药研究历史上,许多开始让人激动万分的新发现,最终结果都让人失望或大打折扣。这种对科学的慎重的态度任何情况下对任何科学研究都是适用的,导致对肠道菌群的过头宣扬有时候可能会掩盖科学的纠错能力,导致某种恶作剧性性质的局面是来自记者、基金资助者和公众共同合作的结果。

那么如何判断某一项研究和领域存在被过度炒作的嫌疑?有科学家提出用5个问题进行辨别和考察,这也是分辨其他科技炒作的基本方法。

1)实验的分辨率是否足够?

例如肠道菌群多数依靠16SrRNA进行分类研究,16S rRNA是一种古老的基因,在许多不同种类细菌中具有很强保守性,或者根本不能对所有细菌进行精确分类,所以这种研究结果只能是一种非常粗糙的分类研究。比如用细菌门比例作为分析和某一疾病的关联就存在缺陷,实际上细菌比例存在非常大的差异性,鸟类和蜗牛之间存在巨大差异,同种不同品系的动物之间都存在很大区别,在研究中必须小心自然差异带来的影响。

技术的先进性往往体现在对细节的分辨程度和分析速度。现代生物学技术的发展让我们具备高通量分析多种样本多种基因的能力,甚至有构建代谢网络的研究平台。这种方法具有分析多种细菌之间代谢协作关系以及对宿主健康的潜在影响。但是在网络本身并没有被全面细致准确描述前,任何这种分析结果都可能存在很大误差。

疫苗研究中,我们知道接种引起肺炎细菌只能获得30%的成功率,这是因为我们只熟悉部分有害基因,对这种细菌的全部类型并不了解。在对大多数细菌不清楚的情况下,操作细菌带来的效果不可能全面有效。另外,分析基因的改变是在假设这种基因对应蛋白的前提下进行的,有基因未必一定存在这种蛋白,或同样的基因也会在不同环境下有不同的代谢模式。这些复杂性是基因和代谢网络分析的致命缺陷。

2)相关性不等于因果关系。

例如分析发现某些疾病状态存在菌群差异,但这种差异是导致疾病的原因还是疾病导致的结果,甚至可能只是一种伴随现象往往无法确定。2012年有一项研究比较了养老院生活的老人和社区生活的老人肠道菌群的差异,经过对多种因素进行分析后,作者提出饮食影响肠道菌群并最终影响健康的结论。但是该研究中,作者并没有考虑到,健康水平本身也可能是会影响肠道菌群的重要因素。健康水平差的人免疫系统功能和消化能力往往低下,这都是肠道菌群重要的影响因素。类似这种情况的研究并不少见。

3)产生变化的具体机理。

科学家们都知道,相关性不等于因果关系,但是相关性又往往会暗示某种因果关系,但我们又往往不了解具体的内容。这就需要用实验进行认真分析。在研究中,有时候还原论的做法仍然是必要的。我们必须在分类细节以及对代谢物的效应等方面力求深入,必须利用重建菌群分析对健康的影响来验证假说。

4)实验反映真实情况的程度?

即使有实验证据发现存在某种效应,也并不能完全说明患者的实际情况。肠道菌群和肥胖的关系是研究最多的内容,许多研究发现肠道菌群和体重存在关联性,为确定这种关联的因果关系,研究一般是采集胖瘦不同的孪生兄弟或姐妹的肠道菌群样本,给小鼠接种,结果发现来自肥胖者的细菌能导致动物肥胖,而来自瘦者的菌群可以纠正已经肥胖动物的肥胖,引起体重降低。不过研究中会给动物喂高脂饮食。虽然这个研究非常精彩,甚至让人联想使用细菌来治疗肥胖,但这个研究中不可忽视是饮食的影响。

无菌小鼠是肠道菌群研究经常使用的工具,这些动物给研究带来了方便,但是存在的问题是并不符合自然状态,缺乏菌群的无菌小鼠本身就是一种疾病状态。所以用这种动物研究获得的数据也需要慎重。人类和动物的区别就更不用说,任何动物实验研究结果都不能自动扩展到临床。

5)研究结果是否存在其他解释?

在分析研究结果时,时刻要注意可能被忽视的可能解释。例如前面所述的饮食因素,明确菌群和疾病的关系必须对其他疾病影响因素进行一一比较或排除。

总之,过分炒作菌群研究的重要性是危险的,科技企业应该致力于开发更好的技术去分析评估相关假说和结论。基金资助者必须要在热闹的炒作面前保持清醒头脑,要严格按照前期研究数据而不是虚幻的猜测投入经费。媒体记者必须停止任何夸大失实的宣传。在表面繁荣的情况下,科学家不应该失去客观中立的品质,大胆假设,小心求证永远是科学研究的金科玉律。

本文根据本期《自然》评论改写。

http://www.nature.com/news/microbiology-microbiome-science-needs-a-healthy-dose-of-scepticism-1.15730




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