科学家发明了一种工具来查看肠道微生物组的“健康”程度——它有效吗？

一种新工具可以通过提供简单的分数来揭示某人是否拥有“健康”的肠道微生物组，但仍然存在许多问题。

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肠道微生物组是生活在结肠中的微生物群落，可能会影响一个人患慢性疾病的风险，例如 2 型糖尿病和心脏病。现在，科学家们开发了一种计算工具，他们称该工具可以使用单个粪便样本的数据来揭示一个人的肠道微生物组的“健康”程度。

尽管这个概念很有趣，但专家告诉《生活科学》，他们对新工具对患者的实际用途持保留态度。

该工具称为肠道微生物组健康指数 2 (GMWI2)，为用户提供 -6 到 +6 之间的分数。据报道，得分越高，他们的肠道微生物组就越“健康”，反之亦然。在 8 月 28 日发表在《自然通讯》杂志上的一项最新研究中，研究人员发现 GMWI2 在区分“健康”肠道微生物群（处于光谱的正端）和“健康”肠道微生物群（处于光谱的正端）和另一端是“不健康”的。该工具使用 8,000 人的粪便样本进行了训练，然后对 1,140 人的样本进行了测试。

研究合著者 Jaeyun Sung（助理研究员）表示，任何人都可以免费下载并使用 GMWI2，但他们需要“基础计算机科学或生物信息学背景”来解释结果明尼苏达州梅奥诊所的外科教授告诉《生活科学》杂志。

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Sung 说，该团队希望最终任何人都能够通过提供粪便样本从当地诊所获得肠道健康评分。然而，其他专家对这种工具的潜在效用表示担忧。他们想知道在这种情况下拥有“健康”的肠道微生物组意味着什么，以及谁可能会从了解他们的肠道健康评分中受益。

定义“健康”

GMWI2 建立在一种机器学习的基础上，这是一种人工智能 (AI) 工具，可以根据一组经过训练遵循的规则对数据进行预测。通常，科学家通过提供给定人群的大量数据来“训练”人工智能，然后一旦它发现了这些数据中的常见模式，该工具就可以对来自不同人群的新数据进行预测。

在这种情况下，研究人员训练 GMWI2 来识别患有疾病（例如糖尿病）的人肠道微生物组的特定特征，并将它们与没有这种疾病的人的肠道微生物组进行比较。他们通过向其提供来自六大洲 26 个国家约 8,000 人的粪便样本中发现的微生物混合数据来做到这一点。

其中约 5,500 人之前曾被诊断患有 11 种疾病中的一种，包括结直肠癌和炎症性肠病克罗恩病。其余 2,500 人没有诊断出患有这 11 种病症中的任何一种。在使用这些数据训练该工具后，研究人员测试了该工具对另外 1,140 个粪便样本的效果，这些样本来自被诊断患有胰腺癌和帕金森氏病等疾病或未诊断出疾病的患者。

研究人员发现，一个人的 GMWI2 分数越高，他们的肠道微生物组就越接近未患有这些疾病之一的人。较低的分数表明相反的情况——他们的肠道微生物组看起来与患有任何这些疾病的个体不同。

研究作者强调，与结直肠癌结肠镜检查等成熟的诊断工具不同，GMWI2 并非旨在诊断特定疾病。他们写道，相反，它的目的是标记一个人肠道健康的微妙变化，这可能暗示他们可能会患上某种疾病。

Sung 说，该工具可能不是提供诊断，而是可能被那些原本健康但想要优化肠道健康以预防疾病的人使用。他建议，这也可能对那些更有可能患上某种特定疾病的人有所帮助，因为这种疾病有家族遗传。

他补充说，GMWI2 还可用于评估接受化疗或抗生素后肠道恢复情况，因为这两种治疗都会损害微生物组。这些治疗引起的变化会削弱免疫系统，使患者更容易受到未来感染。

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没有“一刀切”的解决方案

尽管像 GMWI2 这样的工具具有潜在的吸引力，但专家们告诉《Live Science》，他们对如何在现实生活中使用它持保留态度。

未参与这项研究的赫尔辛基大学人类微生物组学名誉教授威廉·德沃斯 (Willem De Vos) 表示，这项研究是将特定肠道微生物组特征与健康或疾病联系起来的“英勇尝试” 。然而，“这种方法的一个问题是健康很难定义——健康不仅仅是没有疾病，”德沃斯在一封电子邮件中告诉《生活科学》。

一些科学家认为，没有普遍接受的健康定义，因为健康是一个相对条件。一个人的健康与另一个人的健康并不一定意味着同样的事情——例如，两个人的 GMWI2 得分可能为+6，但他们的微生物组的组成可能完全不同。这使得很难定义什么是“健康的微生物组”。

一个人的健康状况在其一生中也会发生变化，因此从 GMWI2 等工具获得的任何健康评分都将变得“毫无意义”，除非随着时间的推移重复这些评分，博士说。 Fergus Shanahan是爱尔兰科克大学医学系教授兼系主任，他没有参与这项研究，但他是肠道微生物组方面的专家。肠道中某些微生物的丰度也会每天波动，并且可能受到人的饮食、压力水平或情绪的影响。

Sung 说，这意味着，在服用一轮抗生素后试图监测肠道微生物组健康状况的人需要继续定期使用该工具，例如每周或每月。

此外，沙纳汉在一封电子邮件中告诉《Live Science》，可能需要开发 GMWI2 的多个版本，以便针对不同人群定制该工具。 “几项研究表明，不同种族群体的微生物组组成差异很大，有时甚至非常显着，”他说。这可能是由不同的社会和环境因素引起的，包括饮食和生活方式。

沙纳汉认为：“因此，任何衡量个人健康状况的工具都必须适应个人所居住的人群。”

目前还不清楚人们会采取什么措施来改变“次优”的 GMWI2 分数。 Sung 和同事在论文中提到，这可能会促使人们进行更多的诊断测试或改变饮食或生活方式的某些方面。然而，如果不知道患者患有什么疾病（如果有的话），可能很难实施任何有针对性的干预措施。

该团队目前正在开发该工具的下一版本，该工具将被称为肠道微生物组健康指数 3。（GMWI2 是对更基本的原型肠道微生物组健康指数的更新，该原型于 2020 年推出 并使用数量少得多的粪便样本进行训练。）

他们的目标是使用来自更加多样化的人群的至少 12,000 个粪便样本来训练该工具的下一次迭代。 Sung 说，他们还计划使用更复杂的机器学习算法来解释数据。他预测，假设他们获得监管部门的批准，该工具有可能在未来两年左右的时间内投放市场。

本文仅供参考，并不旨在提供医疗建议。