普林斯頓大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種系統(tǒng)性新方法，可以評(píng)估腸道中的微生物群如何代謝口服藥物，從而進(jìn)一步分析藥物的安全性和有效性。

這一新方法提供了關(guān)于腸道細(xì)菌如何代謝藥物的完整描述，有助于開發(fā)更有效，副作用更少且針對(duì)個(gè)體微生物組的藥物。

相關(guān)研究于6月10日發(fā)表在Cell雜志上。

之前的研究已經(jīng)分析過(guò)了腸道細(xì)菌的單一種類如何代謝口服藥物，而新的框架可以評(píng)估一個(gè)人的整個(gè)腸道微生物群落。

分子生物學(xué)教授Mohamed S. Donia說(shuō)：“我們并沒有避開微生物組的復(fù)雜性，相反我們深入進(jìn)行了研究，這種方法使我們能夠針對(duì)微生物組對(duì)藥物代謝的貢獻(xiàn)有更全面，更現(xiàn)實(shí)的認(rèn)識(shí)。”

這一研究團(tuán)隊(duì)使用該方法評(píng)估了腸道微生物組對(duì)市場(chǎng)上已有的數(shù)百種常用藥物的作用。我們?nèi)梭w的腸道是丸劑和液體藥物吸收到體內(nèi)的主要區(qū)域。

在這項(xiàng)研究中，研究人員確定了57個(gè)腸道細(xì)菌可以改變現(xiàn)有口服藥物的病例。其中有80％以前未曾報(bào)道過(guò)，這顯示了這一方法揭示未知藥物與微生物組相互作用的潛力。

新方法在早期識(shí)別潛在的藥物-微生物組相互作用，就可以酌情變化配方，幫助發(fā)現(xiàn)藥物。該方法還可以在臨床試驗(yàn)期間幫助更好地分析所測(cè)試藥物的毒性和功效。

Donia說(shuō)：“人與人之間的這種差異強(qiáng)調(diào)了為什么研究單一細(xì)菌物種，不可能在個(gè)體之間比較微生物組的藥物代謝。我們需要研究整個(gè)腸道微生物群落?！?/p>

研究人員發(fā)現(xiàn)，某些人的微生物群對(duì)給定的藥物幾乎沒有影響，而其他微生物群則具有顯著的影響，證明了細(xì)菌群落而不是單一菌種對(duì)藥物代謝的重要性。

“每個(gè)人的微生物組都是獨(dú)特的，在我們的研究中能夠看到這一點(diǎn)，”文章第一作者，醫(yī)學(xué)博士Bahar Javdan說(shuō)，“我們觀察到三個(gè)主要類別：在我們的研究中被所有微生物組代謝的藥物，被某些人代謝的藥物，以及不受任何微生物組代謝的藥物。”

該方法學(xué)方法有助于于個(gè)性化治療每個(gè)患者的微生物組。例如，這一系統(tǒng)可以幫助預(yù)測(cè)某種藥物的行為方式，并在預(yù)測(cè)到不良作用的情況下改變治療策略。

另外一位一作Jaime Lopez說(shuō)：“這是醫(yī)學(xué)與生態(tài)學(xué)碰撞的火花?！彼麑?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算和定量分析?！斑@些微生物群落中的細(xì)菌互相幫助生存，彼此影響酶的分布。如果不在一個(gè)群落中研究，這是永遠(yuǎn)不會(huì)捕獲的信息?！?/p>

這一系統(tǒng)包括四個(gè)步驟，可以評(píng)估腸道微生物組對(duì)藥物的影響。

首先，研究人員收集了來(lái)自匿名捐贈(zèng)者21份糞便樣本，并對(duì)每個(gè)個(gè)體中的細(xì)菌種類進(jìn)行了分類。他們發(fā)現(xiàn)，每個(gè)捐贈(zèng)者都有自己的腸道內(nèi)獨(dú)特的微生物群落，并且這些個(gè)性化群落中的大多數(shù)細(xì)菌可以在他們開發(fā)的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)系統(tǒng)中生長(zhǎng)。

接下來(lái)，他們測(cè)試了575種FDA批準(zhǔn)的藥物，查看它們是否被21種培養(yǎng)的微生物組中的一種進(jìn)行化學(xué)修飾，然后用所有培養(yǎng)的微生物組測(cè)試了一部分藥物。在這里，他們發(fā)現(xiàn)了以前從未報(bào)道過(guò)的微生物組衍生代謝產(chǎn)物，以及在人類中已經(jīng)報(bào)道過(guò)，與副作用有關(guān)的代謝產(chǎn)物，但其起源尚不清楚。研究人員發(fā)現(xiàn)了所有供體微生物群對(duì)藥物均發(fā)生相同反應(yīng)的情況，也有一些僅部分亞組發(fā)生了反應(yīng)。

然后，他們研究了通過(guò)培養(yǎng)的微生物組改變某些修飾藥物的機(jī)制。為了確切地了解轉(zhuǎn)化是如何發(fā)生的，他們將化學(xué)轉(zhuǎn)化來(lái)源追溯到特定細(xì)菌種類以及這些細(xì)菌內(nèi)的特定基因。研究還表明，以這種方式發(fā)現(xiàn)的微生物衍生代謝反應(yīng)也可以在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，這是適應(yīng)人類藥物開發(fā)方法的第一步。

原文標(biāo)題：

" Personalized mapping of drug metabolism by the human gut microbiome," by Bahar Javdan, Jaime G. Lopez, Pranatchareeya Chankhamjon, Ying-Chiang J.Lee, Raphaella Hull, Qihao Wu, Xiaojuan Wang, Seema Chatterjee and Mohamed S. Donia, was published on June 10, 2020, in the journal Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2020.05.001.