Nature子刊阐明了自闭症和微生物群之间的联系

　　居住在人类肠道中的微生物群已被证明在自闭症中发挥作用，但这种联系的机制仍然充满了不确定性。今天发表在《自然神经科学》上的一项研究采用了一种新的计算方法来解决这个问题，为微生物群和自闭症之间的关系提供了新的线索。

　　

尽管越来越多的研究着眼于越来越多的基因、细胞和微生物数据，但自闭症的生物学根源仍然困扰着研究人员。最近，科学家们把注意力集中在了一个新的、有前途的领域:微生物组。人类肠道内的微生物群已被证明在自闭症中发挥作用，但这种联系的机制仍然充满了不确定性。今天发表在《自然神经科学》上的一项研究采用了一种新的计算方法来解决这个问题，为微生物群和自闭症之间的关系提供了新的线索。这项研究源于西蒙斯基金会的自闭症研究计划(SFARI)，涉及对数十个先前发表的数据集进行创新的重新分析，与最近一项针对自闭症患者的长期研究相一致，该研究以微生物组为中心进行治疗干预。这些发现还强调了纵向研究在阐明微生物群与自闭症等复杂疾病之间相互作用方面的重要性。

文章作者Jamie Morton说，“我们能够协调来自不同研究的看似不同的数据，并找到一种共同的语言来统一它们。有了这个，我们能够在许多研究中识别出区分自闭症和神经正常个体的微生物特征，但更重要的一点是，展望未来，我们需要强有力的长期研究，尽可能多地查看数据集，并了解它们在(治疗)干预时是如何变化的。”

这项研究共有43位作者，汇集了来自北美、南美、欧洲和亚洲机构的计算生物学、工程学、医学、自闭症和微生物组的领导者。加州大学圣地亚哥分校微生物组创新中心主任、该研究的合著者Rob Knight说:“在这种大规模合作中，领域和专业领域的绝对数量值得注意，而且对于获得自闭症的新的一致图像是必要的。”

自闭症本质上是复杂的，试图确定与自闭症有关的特定肠道微生物的研究一直被这种复杂性所困扰。首先，自闭症以异质的方式呈现——自闭症个体在基因、生理和行为上彼此不同。其次，微生物组呈现出独特的困难。微生物组研究通常只报告特定微生物的相对比例，需要复杂的统计学来了解哪些微生物种群的变化与感兴趣的条件有关。这使得在噪声中找到信号变得很困难。更复杂的是，迄今为止的大多数研究都是对自闭症患者体内微生物种群的一次性快照。“一个时间点的力量是有限的;明天或下周可能会有很大的不同”。

“我们想解决微生物群与自闭症之间的关系这一不断发展的问题，并认为，‘让我们回到现有的数据集，看看我们可以从中获得多少信息’”。

在这项新研究中，研究小组开发了一种算法来重新分析25个先前发表的数据集，这些数据集包含微生物组和其他“组学”信息——如基因表达、免疫系统反应和饮食——来自自闭症和神经正常人群。在每个数据集中，该算法在年龄和性别方面找到了自闭症和神经正常个体的最佳配对，这两个因素通常会混淆自闭症研究。Taroncher-Oldenburg说:“我们没有比较研究中的平均队列结果，而是将每一对作为单个数据点，因此能够同时分析600多对asd控制对，对应于1200多名儿童的实际队列。”“从技术的角度来看，这需要开发新的计算方法，”他补充说。他们的新计算方法使他们能够可靠地识别出ASD和神经正常个体之间丰度不同的微生物。

令研究人员惊讶的是，他们的分析发现了自闭症特有的代谢途径与特定的人类肠道微生物有关。重要的是，这些途径在自闭症患者的其他地方也可以看到，从他们的大脑相关基因表达谱到他们的饮食。莫顿说:“我们以前没有看到自闭症患者肠道微生物和人体代谢途径之间有这种明显的重叠。”

更引人注目的是，与自闭症相关的微生物与最近由亚利桑那州立大学微生物组健康生物设计中心的James Adams和Rosa Krajmalnik-Brown领导的长期粪便微生物群移植研究中发现的微生物之间存在重叠。Krajmalnik-Brown没有参与今天发表的这项研究，他说:“另一双眼睛从不同的角度观察了这个问题，他们证实了我们的发现。”

“这项工作的意义不仅在于识别主要特征，而且在于计算分析，确定了未来研究的需要，包括纵向的，精心设计的测量和控制，以实现稳健的解释，”Kelsey Martin说。

“展望未来，我们需要更多涉及干预的长期研究，这样我们才能了解因果关系。”Taroncher-Oldenburg引用了传统长期研究经常面临的依从性问题，他建议研究设计可以更有效地考虑到自闭症患者长期微生物组采样的现实。他说:“实际的临床限制必须告知统计数据，这将告知研究设计。”此外，他指出，长期研究可以揭示群体和个人的见解，以及个人如何随着时间的推移对特定干预作出反应。

重要的是，研究人员表示，这些发现超出了自闭症的范畴。这里提出的方法也可以应用于长期以来被证明具有挑战性的其他生物医学领域。“在此之前，我们有烟雾表明微生物群与自闭症有关，现在我们有火。“我们可以将这种方法应用于许多其他领域，从抑郁症到帕金森症再到癌症，我们认为微生物组在这些领域发挥了作用，但我们还不知道具体是什么作用。”

文章标题

Multi-level analysis of the gut–brain axis shows autism spectrum disorder-associated molecular and microbial profiles