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贝勒医学院（Baylor College of Medicine）的研究人员带头开展了一项研究项目，研究特定的噬菌体病毒（即噬菌体）是否会影响幼儿1型糖尿病的发展，这种病毒只会感染细菌，而不会感染人类细胞。
每个人体内都存在着一个微生物世界，这些微生物群落被称为微生物组，包括细菌和病毒，它们已被证明在健康和疾病中发挥着重要作用。
研究人员对生活在人类肠道中的细菌群落已经有了相当多的了解。例如，他们发现这些细菌广泛代谢我们所吃的食物，推动免疫系统的正常发育，但不幸的是，其中也包含一些机会性微生物，在某些条件下可能会导致疾病。相比之下，肠道微生物组中的病毒对人类健康和疾病的影响并不像细菌那样为人所熟知。然而，一项发表在《自然·微生物学》杂志上的新研究改变了这一现状。
贝勒医学院的研究人员主导了一项研究项目，旨在调查某些专门感染细菌但不感染人类细胞的病毒——噬菌体对幼儿1型糖尿病发展的影响。由于噬菌体对其感染的细菌施加压力，且一些噬菌体基因组编码毒力因子和毒素，因此特定噬菌体或噬菌体群落对人类健康的作用似乎是合理的。
“我们认为噬菌体可以影响细菌的生存或行为，这反过来可能会影响人类健康，”第一作者迈克尔·J·蒂斯扎博士说，他是贝勒医学院分子病毒学和微生物学系的助理教授。当前的研究重新分析了作为“青年糖尿病的环境决定因素”（TEDDY）研究的一部分收集的样本，旨在专门剖析噬菌体-细菌群落的联合情况。TEDDY研究队列由有发展为对产生胰岛素的细胞产生免疫和/或1型糖尿病风险的儿童组成。此前的TEDDY研究调查了肠道细菌和人类病毒是否影响1型糖尿病的发展。尽管他们没有发现与肠道细菌的明确关联，但发现与人类病毒存在关联。
“噬菌体遗传数据已经存在一段时间了。我们了解到噬菌体基因组非常多样化，彼此之间几乎没有相似之处，且非常小，这些给它们的分析带来了重大的技术挑战，”蒂斯扎说。“我们通过开发一种新的计算工具来应对这一挑战，该工具使我们能够分析噬菌体信号。”
“利用我们新的分析工具，我们在TEDDY研究的887名参与者中，对其在出生后头四年内的12262份粪便样本中的噬菌体-细菌群落进行了剖析，”共同通讯作者萨拉·J·贾沃尼克·克雷根博士说，她是贝勒医学院分子病毒学和微生物学系的助理教授。“通过这种方法，我们剖析了发育中的肠道中噬菌体和细菌群落组成的动态变化，并获得了它们相互作用的新见解。”
研究人员发现，某些细菌在人类发育的不同阶段蓬勃发展，噬菌体在本研究中也观察到了类似的情况。“然而，噬菌体群落变化的速度比细菌更快，”贾沃尼克·克雷根说。
“我们认为这表明细菌和噬菌体之间存在一种军备竞赛，细菌通过进化获得突变以逃避噬菌体的捕食，从而为新的噬菌体感染细菌创造了机会，”蒂斯扎说。
在1型糖尿病方面，研究团队并没有在这个队列中发现任何与疾病发展风险更高或更低的主要噬菌体或噬菌体群落。尽管如此，这些发现仍然有助于改善对微生物组发育的看法，反映出噬菌体和细菌之间的动态相互作用。微生物组从细菌进入新生儿体内并开始在肠道定植时开始发育。随着孩子的成长，细菌种类会随着饮食变化和免疫系统的发展而更替。随着这种细菌更替，噬菌体群落也会发生变化，反映出细菌的可用性。
“当我们多次分析生命早期的微生物组时，很明显每个参与者的肠道都暴露于比细菌更多的不同噬菌体，这表明免疫系统可能比以前认为的更多地暴露于病毒刺激，”蒂斯扎说。
“我们希望我们的发现能够带来对噬菌体-细菌相互作用的更好理解，从而导致改善疾病治疗的途径，”贾沃尼克·克雷根说。
“操纵微生物组仍然是治疗涉及免疫反应、心血管健康和大脑功能等疾病的有前景的方法，”共同通讯作者约瑟夫·佩特罗西诺博士补充说，他是贝勒医学院分子病毒学和微生物学系的主席和教授，以及贝勒微生物组和宏基因组研究中心的主任。佩特罗西诺还是贝勒的首席科学创新官，并且是贝勒丹·L·邓肯综合癌症中心的成员。“随着临床医生试图限制不必要的抗生素使用作为对抗抗生素耐药性感染的主要手段，像这样的研究使噬菌体策略能够塑造微生物群落，改善健康并对抗传染病。”
研究人员有兴趣继续探索细菌和噬菌体之间的关系。例如，噬菌体如何影响细菌对干扰的反应，如抗生素、饮食变化或新细菌的引入。通过评估发育中儿童肠道的时序趋势，本研究为旨在利用微生物组及其成分的治疗和诊断方法奠定了基础。
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