微生物组何时诞生？产前还是产后？

这是《肠道产业》第 635 篇文章

编者按

尽管许多研究都报告了新生儿胎粪中存在细菌 DNA，但是这些样本通常是在出生后数小时乃至数天内收集，因此至今为止，我们仍无法回答肠道微生物究竟是何时在人肠道中定殖的这一问题。

近期，发表在 Nature Microbiology 杂志上的一项研究，通过严格的设计来最小化出生和实验过程中的细菌污染，对胎儿胎粪进行了菌群检测，表明肠道菌群在健康足月胎儿中的定殖不是发生在出生之前。

今天，我们特别编译该文章的研究者 Katherine Kennedy 发表的博文“A microbiome is born”，共同关注如何控制微生物组实验过程中的污染。

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微生物组何时诞生

我们的肠道微生物影响着我们一生的健康和幸福。最近的研究表明，我们与肠道栖居者的关系，在生命早期免疫和生理发展的关键阶段最为密切。然而，我们的肠道微生物是如何参与形成我们最早期的发育还不清楚。如果我们想要了解微生物是如何影响我们生命早期的发展，首先我们必须要知道我们的微生物是如何以及何时定殖在我们的体内的。
最近的研究声称，在我们出生前，就有微生物定殖了，这引发了争议。事实上，诸如此类的研究充满了混杂因素，控制污染的方法往往不够健全。我们认为，许多（或许不是全部）研究没有严格控制污染。
因此，我们着手开发严格的污染控制方法，来检测胎儿肠道是否在出生前就已经定殖了微生物。在我们的研究中，当我们严格控制潜在的污染源和偏差时，我们没有发现产前定殖的证据，这表明我们的微生物组确实是在出生时才“诞生”的。

我们是怎么控制污染的？

1. 减少污染
我们的第一步是开发一个样本收集方案，以最大限度地减少污染。
为了避免来自母亲阴道菌群的潜在污染，我们从剖腹产诞生的婴儿中，选择性地收集胎儿胎粪（产前粪便）样本。
为了在分娩过程中尽量减少母亲皮肤微生物的污染，我们开发了专门的外科手术单，并扩大了消毒范围。此外，我们选择收集臀位分娩的婴儿的胎粪样本，以便在胎儿完全分娩前就完成对胎粪样本的采集，从而最大限度地减少来自外科医生和环境的污染。
（编者按：臀位分娩是胎儿臀部先娩出，胎头后娩出的分娩方式。）
2. 控制污染
细菌和细菌 DNA 到处都是，所以你的样品不可能完全避免污染。但是你的“真实”细菌信号越弱，污染“噪音”的影响就会越大。因此，你不能依赖无菌技术或“事后去污染”，样品必须与每次采集的阴性对照直接进行比较。我们在取样、DNA 提取和 Marker 基因扩增中都收集了阴性对照。
3.控制测序的噪音
低生物量样本特别容易受到测序“噪声”或误差的影响，对于混合不同生物量的测序来说尤其如此，因为来自高生物量样本的微生物信号可能会出现在低生物量样本中（例如胎粪）。
为了控制这种情况，我们对所有胎粪样本进行了 2 次独立的测序。如果一种微生物在同一个样本的 2 次测序结果中只出现了 1 次，那么它很可能是由于测序噪声，而不是一个“真实”细菌信号。
在我们的研究中，我们只在一个胎粪样本中发现有一种微生物属（拟杆菌属）在两次测序中都存在，且不存在于阴性对照。但是，由于这种细菌在我们的高生物量婴儿粪便样本中非常丰富，因此，我们猜测在一个低生物量胎粪样本中出现这种信号是由于物理或计算性交叉污染造成的。

那又怎样？

科学被认为是会自我纠正的，错误的发现被认为是“不可重现的”。然而，如果错误的发现是由于系统性实验误差，当系统性错误被重复/复制时，发现似乎就会变得可以重复。
对子宫内定殖的研究就是这种情况，因为“适当控制”的使用不当成为了常态，而不是例外。毕竟，“当人们在追寻错误线索上浪费更少的时间时，科学就会进步得更快”。
我们的研究有两个目的：
1）严格的实验方法和强有力的控制，对于产生高度可靠、可重复的、强有力的数据是至关重要的；
2）我们在出生前通常不会被微生物定殖。换言之，我们与共生体的关系在出生时和出生后就出现了，这使得我们不仅容易受到早期环境影响，而且还提供了一个潜在干预的窗口。
原文链接：
https://naturemicrobiologycommunity.nature.com/posts/a-microbiome-is-born
作者｜Katherine Kennedy
编译｜Jack Chen
审校｜617
编辑｜笑咲
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