研究首次微生物群与人体免疫系统的动力学方程

纪念斯隆凯特林癌症中心的研究人员已经发现了一个重要的发现对微生物群和免疫系统之间的关系,首次显示,不同类型的免疫细胞在血液中浓度的变化与不同的肠道细菌菌株的存在。

近年来,微生物群——社区的细菌和其他微生物生活在人体已经引起了科学家和公众的注意,部分是因为它的更容易学习。它与人类健康的许多方面。

一个多学科小组的纪念斯隆凯特林首次表明,肠道微生物群直接塑造人体免疫系统的组成。具体地说,他们的研究表明,不同类型的免疫细胞在血液中浓度变化与不同的肠道细菌菌株的存在。他们研究的结果,使用超过十年的收集的数据来自2000多个病人,发表于2020年11月25日自然。

“科学界已经接受了肠道微生物群对人类免疫系统的健康很重要,但他们用来做这样的假设的数据来自动物实验,”斯隆凯特林研究所系统生物学家若昂泽维尔说,文章的第二作者的文章和他以前的博士后乔纳斯Schluter一起,现在是纽约大学Langone助理教授的健康。“在MSK的,我们有一个了不起的机会跟随微生物群的构成如何改变人们对待血液癌症,”泽维尔博士补充道。

一个独特的系统研究在体内的变化

研究中使用的数据来自人们接受同种异体干细胞和骨髓移植(bmt)。强烈的化疗或放疗后用于摧毁癌细胞血细胞,患者的造血系统被替换为干细胞捐赠。前几周,直到捐赠者的血液细胞的白细胞免疫系统建立,病人极易感染。保护他们在这段时间里,提高患者抗生素。

但许多这些抗生素破坏健康的负面影响生活在肠道微生物群,让危险的菌株。当患者的免疫系统重建,抗生素是停止,肠道微生物群慢慢开始成长。

“并行恢复免疫系统的微生物群,这两个被损坏,然后恢复,给了我们一个独特的机会来分析这两个系统之间的关联,“Schluter博士说。

多年的努力寻找答案

十多年,MSK BMT的成员服务定期收集和分析血液和粪便样本病人整个BMT过程。细菌DNA处理员工MSK的露西尔Castori中心微生物,炎症和癌症,发挥了关键作用在创造巨大的微生物群的数据集。“我们的研究显示,我们可以学到很多东西从stool-biological样本会冲进厕所,”泽维尔博士指出。“收集它们的结果是,我们有一个独特的数据集与成千上万的数据点,我们可以使用它来问这种关系的动力。”

这个更广泛的努力已经由Marcel van den边缘,血液恶性肿瘤的部门负责人和传染病专家团队,BMT医生和科学家。“相当多的患者,我们收集日常样品我们可以真正看到每天发生了什么,”van den边缘博士说。“微生物群的变化是迅速和戏剧性,并几乎没有其他设置中,你可以看到他们。”

之前的研究使用样本收集从这个工作观察肠道微生物群BMT过程中影响病人的健康。2020年2月发表的一项研究报告,有一个更大的物种多样性肠道微生物群与BMT后死亡的风险较低。它还发现,移植前有一个较低的微生物群的多样性导致移植物抗宿主病的发病率更高,一种潜在的致命并发症捐赠免疫细胞攻击健康组织。

新的线索复杂的关系

MSK的团队创建的数据库包含的细节类型的微生物生活在病人的勇气在不同时期。计算团队,包括Drs。Schluter和泽维尔,然后使用机器学习算法为有意义的数据我的电子健康记录。健康记录的数据包括免疫细胞的类型出现在血液中,关于药物患者的信息,和副作用患者。“这项研究可能最终建议的方法使bmt更安全更紧密地调节微生物群,”van den边缘博士说。

分析这么多数据是一个巨大的事业。Schluter博士当时泽维尔博士的实验室做博士后研究,开发了新的统计技术。“因为实验的人常常是不可能的,剩下的我们可以观察到,“Schluter博士说。“但因为我们有这么多的收集的数据在一段时间内,当病人的免疫系统以及微生物急剧转变,我们可以开始看到模式。这给了我们一个良好的开端对理解微生物群的力量施加的重建免疫系统。”

“这项研究的目的不是说某些种类的微生物是否“好”或“坏”免疫系统,”泽维尔博士解释说,他补充说,这将是一个未来的研究的焦点。“这是一个复杂的关系。免疫细胞的子类型,我们想要增加或减少一天比一天不同,取决于体内还会发生。重要的是,现在我们有一个方法来研究这个复杂的生态系统。”

研究人员说,他们还计划应用他们的数据来研究免疫系统在其他病人接受癌症治疗。