微生物組領域近年來成為熱門的研發(fā)領域。對腸道菌群的科學研究屢次登上《科學》和《自然》等頂尖科學期刊；腸道菌群已經成為重要的治療靶點；理性篩選腸道的有益菌株也是開發(fā)創(chuàng)新療法的一條重要途徑。除了備受關注的腸道菌群以外，人類皮膚上也存在著大量的微生物。皮膚微生物組與皮膚疾病的關系正在得到科學家的關注，對皮膚微生物組的研究將給我們帶來創(chuàng)新療法，還是新一代護膚品？
皮膚微生物組與皮膚疾病息息相關
皮膚微生物組的主要成分是細菌，決定細菌種群構成特征的因素主要為皮膚本身的生理學特性。我們的身體不同部位皮膚環(huán)境的特性不同，比如前臂的皮膚更為干燥，腋窩的皮膚更為濕潤，額頭的皮膚油性更大。這些不同的皮膚環(huán)境會影響細菌種群的構成。與細菌相比，皮膚上真菌的分布更為固定一些，唯一真菌種類較為繁多的地方是腳上。而在皮膚中存在的主要病毒是噬菌體，這是一類專門以殺死細菌為生的病毒。
皮膚上菌群之間的相互作用不但影響已有菌群的構成，還能夠防止有害病菌在皮膚上“安家落戶“。然而在有些情況下，通常對宿主有益的細菌可能變身為有害細菌。很多常見的皮膚疾病與皮膚菌群失調（dysbiosis）相關，例如痤瘡和濕疹。
痤瘡（Acne）是由于性激素、皮膚油脂和細菌相互作用而引起的慢性炎癥性皮膚病。與痤瘡息息相關的皮膚細菌稱為痤瘡丙酸桿菌（Propionibacterium acnes）。它是健康成人皮膚上數目最多的細菌之一。研究表明，痤瘡患者皮膚上痤瘡丙酸桿菌的基因表達圖譜與健康人的基因表達圖譜不同。而且，痤瘡丙酸桿菌在毛囊處形成生物膜（biofilm）與痤瘡的發(fā)病有明顯的關聯。
濕疹（eczema）又稱為特應性皮炎，是一種慢性，復發(fā)型炎癥性皮膚病。導致濕疹的原因多種多樣，包括表皮屏障損傷、免疫細胞異常激活，和皮膚微生物組的改變。而研究表明，皮膚中的金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的豐度與濕疹的嚴重程度相關。在使用抗生素治療濕疹患者時，抗生素的療效和金黃色葡萄球菌的豐度是否因治療而減少相關。雖然金黃色葡萄球菌和濕疹嚴重性之間的相關性早已經被發(fā)現，但是這類細菌在濕疹發(fā)病中的具體作用還未得到澄清。由于金黃色葡萄球菌與濕疹、其它皮膚疾病，以及血液感染之間的關系，很多研究專注于澄清金黃色葡萄球菌、它分泌的細菌毒素，和免疫系統(tǒng)之間的相互作用。
基因測序技術為皮膚微生物組研究帶來突破
對皮膚微生物組的研究最初通過細菌培養(yǎng)來進行，而這種研究方法通常只會選擇在人工培養(yǎng)環(huán)境下生長較快的菌種，從而低估了微生物組的多樣性。隨著基因測序技術的發(fā)展，測序成為研究微生物組的首選策略。對微生物組的測序可以分為兩種：擴增子測序（amplicon sequencing）和霰 彈槍宏基因組測序（shotgun metagenomic sequencing）。擴增子測序先使用PCR對細菌或真菌中的保守片段進行擴增，然后通過對擴增子的測序來分析菌群中不同菌種的成分，幾年前，大多數對皮膚微生物組的研究仍然使用擴增子測序。然而，它無法用于比較細菌和真菌之間的相對豐度。
最近幾年來，測序技術和對測序片段分析水平的提高，讓霰 彈槍宏基因組測序研究成為可能。這一測序方法同時對樣本中所有遺傳物質進行測序，因此可以比較細菌、真菌和病毒之間的相對豐度。同時霰 彈槍宏基因組測序的分辨率比擴增子測序更高，能夠分辨同一菌種（species）下面的不同菌株（strain）。
治療痤瘡，你想用細菌還是病毒？
基因測序技術的突破為描繪皮膚微生物圖譜提供了前所未有的清晰度，通過比較皮膚病患者和健康人的皮膚微生物圖譜，加州大學洛杉磯分校（UCLA）的科學家們發(fā)現，有些痤瘡丙酸桿菌的特定菌株可能引起痤瘡的發(fā)生，而另外一些菌株則能夠防止痤瘡的發(fā)生?；谶@一發(fā)現，一家名為Naked Biome的生物技術公司已經篩選出了一種用于治療痤瘡的菌株。這家公司獲得了Illumina公司的投資并且被選中進入Illumina公司的加速器。該公司的在研療法目前在1期臨床試驗中接受檢驗。
Naked Biome公司的創(chuàng)始人，皮膚科醫(yī)生Emma Taylor博士認為微生物組具備革新炎癥性皮膚病治療模式的潛力，然而創(chuàng)新療法需要嚴格的驗證。“獲得科學家的支持從長遠來看是非常重要的，我們希望，這款療法能夠是一款經過合格科學驗證的新藥。“她說。
而名為Ellis Day的公司則采用了另一條途徑推出它的產品。這家公司的產品是由三種噬菌體組成的“雞尾酒”療法。我們的皮膚上已經存在著以細菌為食的噬菌體。這些病毒的特點是它們能夠以非常高的特異性殺死特定細菌菌株。普通的抗生素在殺死”壞“細菌的同時，也會殺死”好“細菌，因此可能擾亂皮膚微生物組的菌群平衡。噬菌體組合則可能在殺死特定幾種導致痤瘡的菌株同時，不對其它細菌產生影響。噬菌體療法在治療對抗生素產生多重抗性的細菌感染方面已經表現出卓越的潛力。
這家公司計劃將這款噬菌體產品以化妝品的形式上市，這意味它不能夠宣稱這是一款治療痤瘡的療法，而是一款“改善皮膚面貌“的產品。雖然外部專家認為噬菌體產品的安全性不是問題（它們已經在皮膚上天然存在），但是他們對噬菌體能否有效治療痤瘡表示懷疑。
“它們仍然是需要嚴格研究的微生物…我不喜歡未經過嚴格測試，把噬菌體當成保健品一樣賣給消費者的方式。”加州大學圣地亞哥分校，噬菌體應用和醫(yī)療創(chuàng)新中心主任Robert Schooley博士說。
隨著科學家們對微生物組研究的繼續(xù)深入，他們將對我們身體表面和體內細菌之間的復雜相互作用產生更多新的洞見。美國國立人類基因組研究所微生物基因組學部負責人Julie Segre博士表示，我們需要更多的科學研究，才能理解如何利用微生物組的潛力，開發(fā)新型的醫(yī)療產品。
我們期待，隨著對微生物組研究的不斷進步，未來當皮膚上出現痤瘡時，我們真能夠提出這個問題：“你想抹點細菌，還是搽點病毒？“
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