迁移菌群

人自身就是一个无比精密的生化实验室，每个人的体内每时每刻都在发生着复杂的生化反应；医疗队员们从北京到特多，将要历经地域变迁和饮食结构的变化；如果医疗队员们观测“自身实验室”，定期采集自己的菌群样本，将是一个绝好的揭示水土不服奥秘的机会。

■本报记者 张晶晶

在科学史上，拿自己做实验的科学家并不在少数。比如2005年诺贝尔生理学或医学奖得主、将幽门螺杆菌培养液一饮而尽的澳大利亚科学家巴里·马歇尔，又比如钟南山院士也曾在留学期间自己吸入一氧化碳，实测“一氧化碳对人体的影响”……

世纪坛援外医疗队也拿自己做了一次“小白鼠”。2015年12月，北京世纪坛医院受国家卫生健康委委托，派出10人组成的医疗队，赴中美洲的特立尼达和多巴哥（以下简称特多）执行为期6个月的援外医疗任务。在圆满完成援外医疗任务的同时，他们还把自己当“小白鼠”，探索了水土不服和肠道菌群之间的关系。

自己就是实验室

医疗队出发之前，队长胡志强和教授吴静、卫生健康委国际合作处处长鲍华、刘畅以及全体队员共同在思考一个问题：“出国6个月，援助当地医疗当然是本职工作，除此之外，是不是还能再做一些有价值的工作呢？”

“医疗队主任刘红因此找到了我。”中科院计算所研究员卜东波在接受采访时告诉《中国科学报》，“医疗队当时压力很大，作为第四批医疗队，希望能取得不一样的突破。”

卜东波突然想到，2003年和同事谭光明研究员一起参与“超级水稻基因组测序”计划时，听华大同仁讲过“基因狂人”Venter的传奇故事：“Venter是个有趣的科学家。他把基因组测序仪和超级计算机搬到游艇上，到大洋里捞取海洋微生物，就地在游艇上进行基因组测序、拼接、计算分析……然后就写出了一篇Science文章。斯坦福大学的Mike Snyder也是，他曾经连续14个月监测自身数据，收集自己的基因组、表达组以及血液中各种大分子的变化，分析其与糖尿病治疗过程的关联关系，研究结果帮助了许多糖尿病患者。”

二人很快打起了菌群的主意。“人自身就是一个无比精密的生化实验室，每个人的体内每时每刻都在发生着复杂的生化反应；医疗队员们从北京到特多，将要历经地域变迁和饮食结构的变化；如果医疗队员们观测‘自身实验室’，定期采集自己的菌群样本，将是一个绝好的揭示水土不服奥秘的机会。”

在与华中科技大学生命学院教授宁康通话讨论之后，他们更确认了这种想法。医疗队队员们对这个想法也都感到十分兴奋：在进行临床医疗的同时还能开展基础研究，既能深度了解自己的身体状态，又能揭示一个未知的奥秘、惠及大众，称得上是两全其美。

LAMP计划

宁康给这项实验起名为LAMP计划（Longitudinal Analysis of Microbiota Program） ， 其核心思想是：拿自己当小白鼠、观测自身实验室。

LAMP计划由不同领域、不同单位的多组专家合作完成。援外医疗团队进行样本采样、饮食记录；样本经全球冷链送至华大基因中心做16S rRNA测序和全基因组测序；基因组测序完成后，由华中科技大学生命学院的宁康、韩毛振进行菌群模式分析；而大数据分析则由香港城市大学计算机系副教授李帅成完成。

就这样，一支会集了医学、基础生物学、生物信息学、计算机科学专业人士的交叉团队迅速组织完毕，LAMP计划正式启航。

“其实，医疗队去的时候心里也没底，能否始终保持样本采集的高频度？样本是否能够妥当保存与运输？大家心里是打问号的。”刘红介绍说。

经过9个月的采集、运输，LAMP团队获得了298份珍贵的样本；又经过了3个月的高通量基因组测序，取得了3.3Tbp的基因组数据；接着又花了两个月的时间，才完成了繁重的菌株基因组组装计算、模型验证和交互式分析。

“弹性十足”的人体菌群

历经14个月，LAMP计划终于产出了第一批分析结果。11月12日，Gut杂志发表了题为Resilience of Human Gut Microbial Communities for the Long Stay with Multiple Dietary Shifts的文章，报道了团队的研究成果。该文对肠道菌群的可塑性进行了长时程的纵观分析，部分解释了“水土不服”现象产生的原因。

研究结果显示，从北京到特多，医疗队员们的肠道菌群在1个月内即快速变迁到特多当地人的菌群模式；而当医疗队员返回北京后，在1个月内又快速恢复到在北京时的模式。更让人吃惊的是：在北京时，有6位队员肠道菌群模式是I型的，有4位队员是II型的；虽然到特多后，所有队员的肠道菌群都变化到特多当地模式，然而一旦返回北京后，原来I型的又恢复成I型，原来II型的又恢复成II型。宁康形容说，肠道菌群称得上是“弹性十足”。

那肠道菌群的改变又是缘何发生的呢？通过和饮食记录的关联分析表明，肠道菌群在很大程度上是由饮食来调节的：在特多期间，医疗队员们的饮食颇为西式化，多是鱼、海鲜、乳制品和精制谷物，这与他们在北京的饮食习惯大相径庭。这些食物的消耗量增加与肠道微生物群落结构的变化显著相关。

刘红在采访中告诉《中国科学报》，肠道菌群这种双向可塑性的发现，对临床实践有重要的指导作用。“首先，对胃肠疾病的诊断，应考虑饮食习惯和环境的变化，以提高诊断的准确性；其次，对相关疾病的临床治疗，可考虑适当使用益生菌，以调控肠道菌群。现在出国的人群越来越多，留学、旅游、工作等，国内的远距离迁徙也是一样。或许在不久的将来，人们在出行之前事先服用合理的药物，就能够减缓甚至避免水土不服。”

肠道菌群研究如火如荼，但是高价值的样本获取和深入的数据挖掘，一直是“卡脖子”的地方，LAMP计划是一次有意义的尝试。据介绍，该项目进一步研究正在进行，还会有更多的发现。

为此，国家卫生健康委还把这种“援外医疗的同时做基础研究”的模式命名为援外的“特多模式”，鼓励今后的援外医疗队学习参考。

相关论文信息：DOI:10.1136/gutjnl-2018-317298