我們依靠口腔、皮膚和腸道中數萬億的細菌、真菌、古細菌和病毒來度過每一天並保持健康。科學家們過去無法研究這些微生物中的大多數，因為它們似乎不想在實驗室培養物中生長。然而，快速改進的低成本基因測序技術最終使之成為可能。透過與我們的微生物合作而不是對抗它們，科學家們正在提出有趣的方案來解決頑固性疾病並改善我們的整體健康。
斯坦福大學醫學院教授大衛·雷爾曼說，幾年前，科學家們只能夢想研究大型微生物群落，但現在這樣的實驗是可管理且負擔得起的。這個被稱為宏基因組學的新領域正在為科學家們提供健康人群和患有各種疾病的人的腸道中微生物種群的概況。有了這些資料，科學家們準備探索操縱我們的微生物群平衡的可能性，以此作為治療肥胖症、炎症性腸病和許多其他常見和罕見疾病的方法。
例如，研究人員已經對潰瘍性結腸炎患者的生物種群進行了分析，潰瘍性結腸炎會在結腸中形成潰瘍，並且與腸道菌群的變化有關。基於這些結果，製藥巨頭強生公司（J&J）今年夏天宣佈與微生物組初創公司Second Genome達成一項價值 650 萬美元的協議，以開發治療方法。目前的治療方法主要集中在抗炎藥、免疫抑制劑和手術上，但往往效果不佳。直接改變微生物組的療法可能會減少副作用，並預防日後的其他感染。
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馬里蘭大學和約翰·霍普金斯大學的健康任命人員麗塔·科爾韋爾說，強生公司的這筆交易是一個分水嶺。“任何一項新技術都有一個至關重要的時刻：當它從學術興趣領域轉變為公司賴以建立的領域時，”她指出。“然後是下一步：當大型製藥公司的資金到位時。”
新的治療方法將比目前改善微生物組的嘗試（主要包括糞便移植和益生菌——補充劑或酸奶等食物中的活細菌培養物）有很大的進步。糞便移植已經緩解了艱難梭菌感染，這是一種頑固且通常具有耐藥性的產毒素細菌感染，但這種做法可能需要多次移植，並非所有患者都能治癒。益生菌在積極改變腸道方面只產生了微弱的證據。這兩種治療方法都相當於向腸道中投入大量生物，看看哪些能存活下來。
宏基因組學更具體，它可以提供腸道中生物的精確基因譜，並提供推斷它們可能如何相互作用以及如何與我們互動的可能性。
宏基因組學的最大挑戰之一是如何處理海量資料。既然科學家們可以快速測序整個微生物群落，他們就需要弄清楚這些資訊對我們的健康意味著什麼。生物學家正在與數學家合作，開發分析他們從我們身體收集的 DNA 片段的新方法。然後，醫生需要了解個體微生物組中發生的變化以及原因，以保護或改善健康。
例如，許多人經常攜帶大腸桿菌，但不會生病。雷爾曼將改善腸道微生物群的希望比作維護健康的生態系統，這種生態系統將阻止像腸道入侵雜草這樣的有害生物。
的確，宏基因組學正在促使我們像對待一塊土地一樣思考如何護理我們的微生物群落。這種方法將與通常具有許多負面影響的一次性治療方法截然不同。例如，廣譜抗生素在消滅有害細菌的同時也會消滅我們的有益細菌，為有害入侵者開啟大門。質子泵抑制劑作為非處方藥出售以中和胃酸，會改變胃中的 pH 值，這可能會給有益微生物群帶來壓力。
相反，宏基因組學治療可能涉及一系列干預措施，旨在以某種方式擾亂微生物組，例如引入健康腸道中普遍存在的特定生物，然後進行飲食和生活方式的改變。