近日，斯坦福大学的研究人员在《Nature》上发表了题为“An exclusive metabolic niche enables strain engraftment in the gut microbiota”的研究论文。文章主要阐述了外源菌株在肠道中的定植规律及精准营养调控策略。

肠道中密集的微生态系统与人体生物学的许多层面密切相关。肠道菌群调控对人体健康具有广泛影响。当没有外界干扰因素时，定植在个体肠道内的菌株能长期保持稳定。然而，给已经建立完全的肠道菌群补充外源共生菌和益生菌，其定植效果往往是多变的并很难预测，而且很容易受到背景菌群的影响。因此，对外源菌株嫁接及其丰度的调控因素进行分析，有助于进一步了解微生物组的重编程过程。

在该论文中，研究者通过使用一种海藻多糖（紫菜聚糖）和一株含有紫菜聚糖利用基因位点（PUL）的稀有拟杆菌（B. ovatus），在小鼠肠道中构建了一种独特的代谢生态位（Metabolic niche）。特定营养途径能有效嫁接预期丰度的外源菌株到含有不同肠道菌群的小鼠肠道中。这种含有特定营养素日粮的供应还能克服由肠道中同源菌株造成的优先占位排斥效应，并实现特定外源菌株的替换。

随后，研究者通过基因工程手段，将该稀有菌株的紫菜聚糖利用基因位点整合到一种肠道原生拟杆菌属（B. thetaiotaomicron）中，得到了一种能特异性利用紫菜聚糖的工程菌株。将该菌株移植到小鼠肠道中，通过饮食中不同剂量紫菜聚糖的添加实现了对肠道中该菌株的多重数量级的精准调控。最后研究者通过该手段，实现了该菌株在结肠隐窝生态位的定植。

该研究结果表明，营养素的利用对菌群关系具有重要影响，扩展了在复杂菌群背景下进行广泛研究的能力，对肠细胞的基础治疗策略有很好的启示。

文章来源：Shepherd, Elizabeth Stanley, et al. "An exclusive metabolic niche enables strain engraftment in the gut microbiota." Nature 557.7705 (2018): 434.