帝国研究人员表示，对肺部微生物组的进一步研究可以发现新的，更有效的肺部感染管理方法。

伦敦帝国理工学院的一位专家强调了研究肺微生物(称为肺微生物组)在帮助我们理解和管理气道感染方面的重要性。

来自帝国国家心肺研究所的William Cookson教授向Francesca Davenport讲述了他的自然评论微生物学论文，以解释如何进一步研究微生物组有助于改善肺部感染的管理并避免与抗菌素耐药性(AMR)相关的问题。

你撰写评论文章的理由是什么?

肺部感染是世界上最重要的死亡和残疾原因之一，但诊断和治疗它们的进展远远落后于其他器官如肠道和皮肤的感染。特别是，我们才开始使用DNA测序来识别我们在气道中携带的细菌和真菌。

我们的文章强调了这个问题的规模，并展示了现代微生物组研究如何有可能改善常见肺病的预防和治疗。

我们目前对肺微生物组了解多少?

直到最近，科学家才错误地认为肺和气道是无菌的，因此人类微生物组计划和类似的研究项目几乎完全忽略了肺部。

现在我们知道气道表面有一群常见的微生物，称为微生物组，其密度与皮肤和上肠的密度相似。我们还知道这些微生物群落在常见的肺部疾病中受到干扰，如慢性阻塞性肺病(COPD)，这在吸烟者和哮喘中很常见。

然而，除了通常导致肺部感染的少数生物之外，我们对生活在那里的不同细菌知之甚少。我们还不知道微生物群落的成员如何相互作用，以及它们如何控制炎症和保护气道内壁免受疾病侵害。

研究肺部微生物组有哪些具体挑战?

从气道获取样本比更容易进入皮肤和肠道等区域更加困难。受试者可以咳出粘液进行测试，或者临床医生可以将细管或支气管镜引入呼吸道。

由于肺部样本含有许多人类细胞，并且高浓度人类DNA的存在意味着需要特殊技术才能看到细菌信号，因此出现了困难。

肺部的常驻微生物可能提供重要的线索。图片来源：伦敦帝国学院

我们如何开发和维持平衡健康的肺微生物组?

健康个体的肺中有一两百种不同的细菌。在整个群体中，有数千种不同的细菌菌株。

气道的正常定植可能在出生后开始，并且许多生物可能最初来自母亲。在生命的前两年，微生物组变得更加复杂和物种多样化。与其他自然生态系统一样，肺部微生物群的多样性可能会保护它们免受有害微生物的感染。

农村生活方式，例如生活在农场，鼓励肺部以及肠道和皮肤中微生物组的多样性。我们已经知道农村生活可以预防哮喘和过敏。生活在城市中减少了物种多样性，也为有害细菌在社区中传播提供了更多机会。

传统的肺部感染诊断和治疗有哪些问题?

在我们的社会中，肺部感染最常发生在患有COPD等既往存在的肺部疾病的人群中，并且诸如哮喘之类的疾病也在其气道微生物组中显示出明显的异常。通常通过培养细菌来诊断感染，其中来自患者的标本在琼脂平板上展开并孵育一天或多天，直到细菌可以被看作平板上的菌落。然而，重要的是比培养所允许的时间框架更快地治疗肺部感染。

由于培养需要很长时间，因此医生通常不得不猜测感染的原因并开出能够消灭好细菌和有害细菌的广谱抗生素。因此，英国每年约有1600万份呼吸道感染抗生素处方; 相当于四分之一的人口。因此，时间问题是我们社会中AMR的主要原因。

现代测序的诊断方面有哪些改进?这些如何改善治疗方法并避免AMR问题?

一旦我们确定哪种生物会导致肺部疾病，我们就可以使用快速测序方法来确定这些细菌是否存在。

我们还可以估计它们的数量，说明它们有多危险，以及它们会对哪些抗生素做出反应。通过改进诊断，我们可以将抗生素用于治疗有害细菌，减少对有益细菌的伤害。我们还可以制造抗生素直接吸入肺部，这可以防止对其他身体系统的任何副作用。

另一种新方法是使用噬菌体，这是一种非常小的病毒，可以感染和破坏细菌。它们可用于治疗囊性纤维化等疾病中的感染，其中几乎连续的抗生素治疗已导致出现对几乎所有现有抗生素都具有抗性的“超病原体”。

我们最终将能够用健康的有益细菌群体取代异常气道细菌，类似于在先前已剥离植被的田地中种植草地。使用有益细菌重新定殖微生物组在治疗肠道疾病方面非常有效，肺和气道疾病也可能如此。

在本文中，您建议开发一个国际肺部微生物组项目 - 您能描述一下这是如何工作的吗?

在正常气道中可以找到的数千种生物中只有少数被分离并进行了详细研究。为了使基于序列的诊断有效，我们需要尽可能多地了解肺部的好细菌和坏细菌。用于分离和测序细菌DNA的国际合作极大地改善了口腔，皮肤和肠道感染的诊断和治疗。一项协调一致的肺微生物组项目将加速我们审查中描述的诊断和治疗的所有潜在进展。