Cell肠道微生物研究新突破：不同的肠道菌对药物有何不同的反应？

普林斯顿大学的研究人员将肠道微生物群对口服药物的影响进行了分类，这将改变药物安全性和药物功效研究。

　　

普林斯顿大学的研究人员开发出一种系统性新方法，可以评估肠道中的微生物群如何代谢口服药物，从而进一步分析药物的安全性和有效性。

这一新方法提供了关于肠道细菌如何代谢药物的完整描述，有助于开发更有效，副作用更少且针对个体微生物组的药物。

相关研究于6月10日发表在Cell杂志上。

之前的研究已经分析过了肠道细菌的单一种类如何代谢口服药物，而新的框架可以评估一个人的整个肠道微生物群落。

分子生物学教授Mohamed S. Donia说：“我们并没有避开微生物组的复杂性，相反我们深入进行了研究，这种方法使我们能够针对微生物组对药物代谢的贡献有更全面，更现实的认识。”

这一研究团队使用该方法评估了肠道微生物组对市场上已有的数百种常用药物的作用。我们人体的肠道是丸剂和液体药物吸收到体内的主要区域。

在这项研究中，研究人员确定了57个肠道细菌可以改变现有口服药物的病例。其中有80％以前未曾报道过，这显示了这一方法揭示未知药物与微生物组相互作用的潜力。

新方法在早期识别潜在的药物-微生物组相互作用，就可以酌情变化配方，帮助发现药物。该方法还可以在临床试验期间帮助更好地分析所测试药物的毒性和功效。

Donia说：“人与人之间的这种差异强调了为什么研究单一细菌物种，不可能在个体之间比较微生物组的药物代谢。我们需要研究整个肠道微生物群落。”

研究人员发现，某些人的微生物群对给定的药物几乎没有影响，而其他微生物群则具有显著的影响，证明了细菌群落而不是单一菌种对药物代谢的重要性。

“每个人的微生物组都是独特的，在我们的研究中能够看到这一点，”文章第一作者，医学博士Bahar Javdan说，“我们观察到三个主要类别：在我们的研究中被所有微生物组代谢的药物，被某些人代谢的药物，以及不受任何微生物组代谢的药物。”

该方法学方法有助于于个性化治疗每个患者的微生物组。例如，这一系统可以帮助预测某种药物的行为方式，并在预测到不良作用的情况下改变治疗策略。

另外一位一作Jaime Lopez说：“这是医学与生态学碰撞的火花。”他对数据进行了计算和定量分析。“这些微生物群落中的细菌互相帮助生存，彼此影响酶的分布。如果不在一个群落中研究，这是永远不会捕获的信息。”

这一系统包括四个步骤，可以评估肠道微生物组对药物的影响。

首先，研究人员收集了来自匿名捐赠者21份粪便样本，并对每个个体中的细菌种类进行了分类。他们发现，每个捐赠者都有自己的肠道内独特的微生物群落，并且这些个性化群落中的大多数细菌可以在他们开发的实验室培养系统中生长。

接下来，他们测试了575种FDA批准的药物，查看它们是否被21种培养的微生物组中的一种进行化学修饰，然后用所有培养的微生物组测试了一部分药物。在这里，他们发现了以前从未报道过的微生物组衍生代谢产物，以及在人类中已经报道过，与副作用有关的代谢产物，但其起源尚不清楚。研究人员发现了所有供体微生物群对药物均发生相同反应的情况，也有一些仅部分亚组发生了反应。

然后，他们研究了通过培养的微生物组改变某些修饰药物的机制。为了确切地了解转化是如何发生的，他们将化学转化来源追溯到特定细菌种类以及这些细菌内的特定基因。研究还表明，以这种方式发现的微生物衍生代谢反应也可以在小鼠模型中发现，这是适应人类药物开发方法的第一步。

（生物通：万纹）

原文标题：

" Personalized mapping of drug metabolism by the human gut microbiome," by Bahar Javdan, Jaime G. Lopez, Pranatchareeya Chankhamjon, Ying-Chiang J.Lee, Raphaella Hull, Qihao Wu, Xiaojuan Wang, Seema Chatterjee and Mohamed S. Donia, was published on June 10, 2020, in the journal Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2020.05.001.