普林斯顿研究人员对肠道微生物组对药物的影响进行了分类

研究调查了肠道微生物群落改变药物安全性和功效的潜力。

普林斯顿大学的研究人员已经开发出一种系统的方法来评估我们肠道中的微生物群落如何以化学方式转化或代谢口服药物，从而影响其安全性和有效性。

新方法可以更全面地了解肠道细菌如何代谢药物，并且可以帮助开发更有效，副作用更少且针对个体微生物组的药物。

该研究今日（2020年6月10日）发表在《细胞》杂志上。

普林斯顿大学的研究人员创建了一个评估人体肠道细菌如何改变日常药物安全性和功效的系统。该系统可用于药物研究，以改善药物的发现和开发。

先前的研究已经检查了肠道细菌的单一种类如何代谢口服药物。新的框架可以立即评估一个人的整个肠道微生物群落。

“基本上，我们不会逃避微生物组的复杂性，而只是躲避微生物组的复杂性，”分子生物学助理教授穆罕默德·S·多尼亚（Mohamed S. Donia）说。“这种方法使我们能够全面，更现实地了解微生物组对药物代谢的贡献。”

研究小组使用该方法评估了肠道微生物组对市场上已有的数百种常用药物的作用。肠是丸剂和液体药物吸收到体内的主要区域。

研究人员确定了57例肠道细菌可以改变现有口服药物的病例。其中有80％以前未曾报道过，强调了该方法揭示未知药物-微生物组相互作用的潜力。

这些改变的范围从将药物转变为非活性状态（可能会降低其功效）到将药物转变为有毒的形式，有可能引起副作用。

该框架可以通过在开发的早期识别潜在的药物-微生物组相互作用，并通知配方变化，来帮助发现药物。该方法还可以在临床试验期间帮助更好地分析所测试药物的毒性和功效。

肠道是数百种细菌的家。这些社区的构成-哪种细菌以及每种细菌有多少-可能因人而异。

多尼亚说：“人与人之间的差异强调了为什么研究单个细菌物种使得无法比较个体之间微生物组药物代谢的原因。”“我们需要研究整个肠道微生物群落。”

研究人员发现，某些人的微生物群对给定的药物几乎没有影响，而其他微生物群则具有显着的影响，证明了细菌群落（不仅仅是单一物种）对药物代谢的重要性。

“每个人的微生物组都是独特的，我们能够在我们的研究中看到这一点，”医学博士Bahar Javdan说。分子生物学专业的学生，​​也是该研究的第一作者。“我们观察到三个主要类别：在我们的研究中被所有微生物组一致代谢的药物，被某些人而不是其他人代谢的药物以及不受任何微生物组代谢的药物。”

该方法学方法对于个性化治疗每个患者的微生物组可能是有价值的。例如，该框架可以帮助预测某种药物的行为，并在预测到不良作用的情况下建议改变治疗策略。

Lewis-Sigler整合基因组学研究所的研究生，该研究的第一作者，作者Jaime Lopez说：“这是医学与生态相撞的情况。”他对数据进行了计算和定量分析。“这些微生物群落中的细菌互相帮助生存，并且互相影响酶的特性。如果您不在社区中学习的话，这是您永远不会捕捉到的。”

该框架涉及四个步骤，以系统地评估肠道微生物组对药物的影响。

首先，研究人员收集了从匿名捐赠者那里收集的21份粪便样本，并对生活在每个个体中的细菌种类进行了分类。他们发现，每个捐献者都有自己的肠道内独特的微生物群落，而且这些个性化群落中的大多数都可以在他们开发的实验室培养系统中生长。

接下来，他们测试了575种FDA批准的药物，以查看它们是否被21种培养的微生物组之一化学修饰，然后用所有培养的微生物组测试了一部分药物。在这里，他们发现了以前从未报道过的微生物组衍生代谢产物，以及在人类中已经报道过且与副作用相关的代谢产物，但其起源尚不清楚。他们发现了所有供体微生物群对药物均发生相同反应的情况，而其他情况仅其中一部分得到了反应。

然后，他们研究了通过培养的微生物组改变某些修饰药物的机制。为了确切地了解转化是如何发生的，他们将化学转化的来源追溯到特定细菌种类以及这些细菌内的特定基因。他们还表明，以这种方式发现的微生物衍生的代谢反应可以在小鼠模型中概括，这是适应人类药物开发方法的第一步。

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参考：Bahar Javdan，Jaime G. Lopez，Pranatchareeya Chankhamjon，Ying-Chiang J.Lee，Raphaella Hull，吴奇豪，王小娟，Seema Chatterjee和Mohamed S. Donia撰写的“人类肠道微生物组对药物代谢的个性化定位”，6月10日2020年10月10日，Cell.DOI：
10.1016 / j.cell.2020.05.001

这项研究的其他贡献者是博士后研究员Pranatchareeya Chankhamjon，吴奇豪和王晓娟。分子生物学研究生Ying-Chiang J. Lee，剑桥大学研究生Raphaella Hull；研究实验室经理Seema Chatterjee。

这项研究的资金由普林斯顿大学分子生物学系，美国国立卫生研究院，新泽西州癌症委员会和美国国家科学基金会提供。