“現(xiàn)在已知嬰兒時(shí)期建立的腸道微生物群會(huì)影響成年后的微生物群組成，這將極大地影響一個(gè)人對(duì)多種疾病的易感性。然而，嬰兒時(shí)期建立的微生物群如何影響成人健康仍有待確定。”大阪大學(xué)醫(yī)學(xué)院 Kiyoshi Takeda 教授說(shuō)，同時(shí)他也是全球腸道健康研究資助基金（The Global Grants for Gut Health）的專(zhuān)家小組成員。

今年是全球腸道健康研究資助基金運(yùn)行的第四年，該項(xiàng)目由日本養(yǎng)樂(lè)多（Yakult）和 Nature Portfolio 于2018年共同創(chuàng)立，公開(kāi)向全球科學(xué)家征集相關(guān)科研方案，旨在增進(jìn)人們對(duì)腸道微生物組如何影響人類(lèi)健康的理解。

2021年的主題聚焦于“人類(lèi)健康中的生命早期微生物組”，共有三個(gè)項(xiàng)目通過(guò)評(píng)選，獲得資助，分別來(lái)自美國(guó)杜克大學(xué)、美國(guó)密歇根大學(xué)和荷蘭瓦赫寧根大學(xué)。“我相信這些項(xiàng)目將能極大地幫助我們了解兒童早期腸道微生物群的形成機(jī)制，以及它如何影響成人腸道微生物群。最終，這將促進(jìn)人類(lèi)健康?！?Takeda 教授說(shuō)。

對(duì)于成年人而言，富含多種植物的飲食與腸道菌群多樣性相關(guān)，進(jìn)而與良好健康有所關(guān)聯(lián)。對(duì)于嬰兒，飲食多樣性通常與日后發(fā)生過(guò)敏風(fēng)險(xiǎn)較低有關(guān)。植物性食物的主要成分之一是膳食纖維（復(fù)合碳水化合物），而人體缺乏分解纖維的酶——我們不能像吸收單糖或蛋白質(zhì)那樣吸收它。植物纖維在攝入時(shí)保留下來(lái)，并進(jìn)入大腸，這里生存著大多數(shù)腸道菌群。膳食纖維是這些細(xì)菌的重要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，沒(méi)有纖維的時(shí)候，它們會(huì)“吃掉”更多腸道粘液。這可能會(huì)損害腸道屏障功能，增加病原體占據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。但我們?nèi)栽谔剿鬟@些飲食成分如何影響嬰兒發(fā)育和塑造兒童腸道菌群，以及特定的植物是否比其他植物更有利于幼兒健康。由于在幾天內(nèi)迅速改變腸道菌群成分是可行的，干預(yù)措施可以非常迅速地改善嬰兒腸道健康。

嬰兒期和兒童期是人類(lèi)一生中的關(guān)鍵時(shí)期，然而我們對(duì)這一時(shí)期腸道菌群的發(fā)展知之甚少。我們的項(xiàng)目著眼于尼加拉瓜的某個(gè)社區(qū)中可能患上腹瀉疾病的兒童。Sylvia Becker-Dreps 是負(fù)責(zé)臨床工作的醫(yī)生科學(xué)家，她與尼加拉瓜病毒學(xué)家 Filemon Bucardo、細(xì)菌學(xué)家 Samuel Vilchez 一起，花了近二十年時(shí)間研究是哪些因素影響尼加拉瓜和其他國(guó)家兒童患上傳染病的風(fēng)險(xiǎn)。在本項(xiàng)目中，我們將計(jì)量嬰兒在成長(zhǎng)過(guò)程中攝入食物的多樣性，并將其與腸道菌群的成熟、成分，以及整體嬰兒健康相關(guān)聯(lián)。孩子們無(wú)法記錄他們吃的東西，而且一天中他們常常由不同照看者喂養(yǎng)。我們新的“宏條形碼（metabarcoding）”工具將針對(duì)這一點(diǎn)發(fā)揮作用，它利用糞便樣本的 DNA 序列來(lái)重建飲食攝入情況，不需要參與者記錄他們吃了什么。我們還會(huì)在一個(gè)人類(lèi)腸道模型中，用食物提取營(yíng)養(yǎng)物培養(yǎng)菌群，來(lái)驗(yàn)證從這些數(shù)據(jù)中得出的一些假設(shè)。

這項(xiàng)研究是受到與我們合作的生態(tài)學(xué)家的啟發(fā)，他們研究非洲大草原大型食草動(dòng)物的飲食。因?yàn)樗麄儫o(wú)法詢問(wèn)動(dòng)物吃了什么，所以他們對(duì)動(dòng)物糞便中源自動(dòng)物飲食的 DNA 進(jìn)行了測(cè)序。糞便中的 DNA “標(biāo)簽”可以和不同食物的 DNA 庫(kù)相匹配，包括植物性和動(dòng)物性食物，科學(xué)家們由此能推斷出動(dòng)物的飲食。我們將之調(diào)整以適應(yīng)人類(lèi)膳食研究。我們測(cè)序了人類(lèi)糞便樣本中獲得的植物葉綠體和動(dòng)物線粒體 DNA 。擁有 DNA 序列后，就能把它們與不同食物類(lèi)別的大型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)——目前，我們的數(shù)據(jù)庫(kù)包含了400多種常見(jiàn)的植物和動(dòng)物。由此，我們可以推斷出幼兒吃了什么。

世界各地有成千上萬(wàn)種可食用的植物，所以要收集不同文化中不同食物的所有 DNA，我們還有許多工作要做。近期我們?cè)谔剿餍匝芯恐邪l(fā)現(xiàn)，大約20%的糞便樣本無(wú)法與我們數(shù)據(jù)庫(kù)中的序列匹配。我們當(dāng)中一位首席科學(xué)家 Teresa McDonald 做了一些關(guān)鍵性的“偵查”工作。糞便中某個(gè)很短的 DNA 片段與許多植物的序列都能匹配，但其中理論上可食用且能在尼加拉瓜找到的物種僅有浮萍和一種叫做馬蘭加（malanga）的塊莖。Teresa 詢問(wèn)了她在尼加拉瓜國(guó)立自治大學(xué)的同事后，發(fā)現(xiàn)馬蘭加是該地區(qū)最受歡迎的嬰兒食品之一。當(dāng)?shù)匾荒晁募径紩?huì)種植這種塊莖，居民們認(rèn)為它對(duì)嬰兒的消化有好處。我們團(tuán)隊(duì)中來(lái)自世界不同地區(qū)的成員通過(guò)研究項(xiàng)目的開(kāi)展互相了解了彼此的飲食習(xí)慣，這是一個(gè)既重要又愉快的過(guò)程。我們還在研究學(xué)習(xí)不同的食物烹飪方法（如生吃、煮、烤或炸等）會(huì)如何影響我們的宏條形碼技術(shù)。這可能會(huì)影響我們從 DNA 維度推斷人體整體營(yíng)養(yǎng)狀況的能力。