月末結尾文─微生物體學

微生物是一群棲息在幾乎所有已知生命領域的群體總稱，從生物的體內到外表層，土壤、深海、甚至寬廣的天空中。這些肉眼不可見的微小生物與宿主之間的關係研究，可追溯到虎克著名的顯微鏡觀察。而今日，隨著分子生物學的快速發展，科學家得以從基因或從更細部的 DNA 序列觀察微生物。而以此發展出一門以基因體為角度來探討微生物相的學門，便是微生物體學（microbiome）。

今日的微生物體學的主要目標是研究人類微生物群集合體與人體生（心）理學、免疫系統、消化與代謝反應的關係。這些包含了細菌、真菌、病毒或原生生物與宿主之間發展出的互利共生、片利共生或致病的交互作用參與了與宿主健康有關的所有過程，如製造水解消化酶，合成維生素，抵抗其他外來的致病因子等等。二十一世紀初所完成的人類基因體定序暗示了人體這樣複雜的生物不僅僅接受約兩萬個自身基因的調控，還有來自十倍於人體細胞數量的微生物細胞 — 病毒、細菌、噬菌體、黴菌等等的影響。不同於來自父母遺傳的基因組在生命中幾乎保持穩定，微生物群是非常動態的，並且可能受到多種因素而改變。因此，在 2007 年美國衛生國家研究院啟動了第一期的人類微生物組計劃，透過16sRNA 定序（細菌獨特的 RNA 片段）他們發現人類身上，包括生存在腸胃道，皮膚，肺部，口腔等居住的微生物與人類的平衡。一旦這平衡被打破，人類會因為過度暴露於他種侵略性的微生物而生病。除此之外，科學家也發現這些居住在人類體內的微生物鄰居也會透過各種方式影響我們的免疫與代謝系統。這些研究，為這個新誕生的科學領域奠下後續研發的基礎。

3 月份，Investigator 透過介紹近幾年微生物與人體關係的研究發展，進一步的分享了人類與微生物的共存與平衡。首先我們介紹了腸道菌叢的研究，顯示了腸道菌叢跟包括肥胖及癌症等疾病的高度相關。同時也發現腸道內菌叢與大腦在情緒與認知之間有著特殊的連結，而這腸－腦軸線（gut–brain axis）的影響是雙向的。大腦可以調控腸道的功能運作，而腸道菌透過自身的代謝產物，或是改變神經傳導物質進而影響內分泌系統及中樞神經系統。在此之外，我們還報導了腸道微生物也如同高等生物般擁有生理時鐘，並且與宿主的作息相關，進而影響著宿主的代謝功能。這些受影響的代謝功能不僅與生理相關，還會影響心理層面，體現於腸道菌的失調會破壞胰島素信號傳遞的平衡且造成焦慮憂鬱行為產生。而人體自從一出生就不斷受到腸道菌相的影響，在一篇報導中，我們也整理了嬰兒時期攝取母乳對提升疾病抵抗力的關係。出生後六個月內只餵母乳的嬰兒跟有攝取其他種乳品的嬰兒相比，有較低的機會產生腹瀉、肥胖、及糖尿病等疾病。

除了熱門的腸道菌相的研究，我們也報導了不同的生殖道共生菌叢組成與愛滋病毒和人類乳突病毒感染風險之相關性。陰道環境菌叢的原生菌叢分布對於維持陰道酸鹼、降低陰道黏膜周遭發炎與維持陰道黏膜完整性有關鍵作用，能降低 HIV 及 HPV 感染風險及降低子宮頸癌形成的要素組成。因此，生殖道中的共生菌在宿主與性傳染病的攻防中扮演至關重要的腳色。除了傳染病外，研究也有指出肺癌的發展與細菌數量的增加和種類的改變有關。肺部的微生物群可能會加快腫瘤細胞的生長。這類研究讓我們明白到肺微生物群在導致局部炎症和促進腫瘤生長的重要性，對肺癌的治療帶來重大的啟發。

在這個月的報導中，我們再一次的驗證了多樣性的微生物群與個體還有環境的平衡，對健康的維持息息相關。微生物群基因體（microbiome）這個新生的熱門學門提醒我們，萬物之靈的人類並不能自我地生存。健康的生活品質，維繫在與這些數不清的微小生物群體達成適度的平衡上。