肠道噬菌体移植通过调控微生物代谢影响粪菌移植疗效的潜在机制研究

本研究针对粪菌移植(FMT)治疗中噬菌体定植机制不明确的问题，通过23项FMT研究的宏基因组数据荟萃分析，揭示了供体噬菌体（特别是温和噬菌体）在rCDI患者中的高效定植规律，发现其携带的辅助代谢基因(AMGs)可调控细菌糖酵解和氨基酸代谢通路，为优化FMT疗法提供了新靶点。

　　

肠道微生物组研究近年来揭示，噬菌体作为细菌病毒在维持肠道生态平衡中扮演关键角色。粪菌移植(FMT)虽在治疗复发性艰难梭菌感染(rCDI)中展现90%有效率，但其作用机制仍存在"黑箱"。特别值得注意的是，无菌粪便滤液移植（不含活菌）竟能达到与传统FMT相当的疗效，这一现象强烈暗示噬菌体可能通过非细菌依赖途径影响治疗效果。然而，现有FMT研究多聚焦细菌群落变化，对噬菌体在移植过程中的定植规律、功能贡献及其与临床结局的关联仍缺乏系统认知。

南方医科大学等机构的研究团队在《Microbiome》发表的研究，通过对23项FMT研究的1970份粪便宏基因组数据进行荟萃分析，首次全面解析了移植噬菌体的定植特征与代谢调控功能。研究采用MEGAHIT进行序列组装，通过VirSorter2和CheckV鉴定病毒序列，利用vConTACT2进行噬菌体分类，并采用DRAM工具注释辅助代谢基因(AMGs)。样本涵盖健康供体及rCDI、IBD、代谢综合征等10类疾病患者，平均测序深度达5.54Gb。

噬菌体多样性变化
分析显示rCDI患者基线噬菌体α多样性显著低于供体，而FMT后显著提升。β多样性分析表明所有受者噬菌体组均向供体方向偏移，其中rCDI患者偏移幅度最大（PERMANOVA R²=3%）。约75.81%的rCDI患者和69.09%的多重耐药菌感染患者呈现显著供体化趋势。

噬菌体定植模式
研究创新性地将噬菌体定植结局分为六类：定植（供体噬菌体在新宿主体内建立）、新噬菌体（环境来源或低丰度噬菌体扩增）、共存（供受体共有噬菌体持续存在）、持续（受体原有噬菌体保留）、排斥（供体噬菌体未定植）和丢失（受体噬菌体消失）。rCDI患者表现出最高的供体噬菌体定植率（25.79±12.26%）和新噬菌体出现率（33.37±13.59%），显著高于其他疾病组。

噬菌体生活方式差异
Bacphlip预测显示47.61%的病毒操作分类单元(vOTUs)为温和噬菌体。这类噬菌体在rCDI患者移植后样本中占比显著增加，且在"未确定定植"类群中占比达59.63±5.99%。值得注意的是，持续存在的受体噬菌体在rCDI患者中也以温和型为主，而在健康志愿者中则以烈性噬菌体为主。

代谢调控功能
研究鉴定出11,505个AMGs，其中22.82%涉及半胱氨酸-蛋氨酸代谢。温和噬菌体的AMGs在丰富度（p<0.0001）和多样性（p<0.0001）上均显著高于烈性噬菌体。功能分析揭示移植后显著增加的AMGs主要参与：糖酵解（如gapA、pgk等基因）、丙酮酸代谢（如pta、ackA）、芳香族氨基酸合成（如aroE、trpB）等通路。特别值得注意的是，涉及细菌DNA甲基化的dcm基因丰度在移植后显著降低。

该研究首次系统阐明了FMT过程中噬菌体的定植规律与功能重塑机制。三大关键发现具有重要转化价值：其一，rCDI患者对供体温和噬菌体的特殊接纳性提示可开发噬菌体标记物预测移植疗效；其二，噬菌体AMGs对细菌核心代谢通路的广泛调控为理解FMT作用机制提供了新视角；其三，糖酵解和甲基化相关AMGs的变化规律为开发代谢靶向的噬菌体疗法奠定基础。这些发现不仅推动了对FMT微观机制的理解，更为精准化微生物组干预策略的开发提供了理论依据。未来研究可进一步探索特定噬菌体株与临床结局的因果关系，以及通过噬菌体工程优化移植疗效的可行性。