建議啟動“國際華族健康微生物組研究計劃”*

趙立平 張晨虹

上海交通大學 上海 200030

建議啟動“國際華族健康微生物組研究計劃”*

趙立平 張晨虹

上海交通大學 上海 200030

人體是一個非常復雜的生態(tài)系統(tǒng)。在人的身體內外生活的微生物的細胞數量有百萬億之多, 編碼的基因數量可達人的基因數目100 倍，統(tǒng)稱為人體微生物組（Human Microbiome）。特別是超過90%的共生微生物生活在人的消化道里，稱為“腸道菌群”，對人體健康起著不可或缺的作用，其結構的失調與多種慢性疾病的發(fā)生發(fā)展關系密切。因此，對腸道菌群為代表的人體微生物組與健康和疾病關系的研究已經成為國際學術前沿的重大科學問題。中華民族是有文字記載的歷史最悠久的民族之一，更是地球上人口最為眾多、分布也最為廣泛的民族，隨著經濟發(fā)展和社會變化，海內外華族的疾病譜也在發(fā)生著急劇的變化，糖尿病、癌癥等慢性病成為民眾健康的最大威脅?！皣H華族微生物組研究計劃”希望通過對海內外華人的腸道微生物組結構變化與健康關系的系統(tǒng)研究，深入理解在遺傳背景相對穩(wěn)定、而飲食結構和生活方式發(fā)生快速變化時，菌群結構的改變在疾病譜的變化中的地位和作用，從而有助于深入揭示慢性病的發(fā)病新機制；同時，借助中醫(yī)藥和中國傳統(tǒng)養(yǎng)生經驗，開發(fā)以腸道菌群為靶點的新的醫(yī)藥、食品和保健品，并通過海外華人群體的使用，逐步在各國推廣，有可能是中國傳統(tǒng)醫(yī)藥產業(yè)走向現代化、走向世界的難得機會，更可能成為中華民族為世界人類健康作出重大貢獻的難得機遇。

華族，微生物組，國際合作，健康

DOI10.16418/j.issn.1000-3045.2017.03.005

1 微生物組與人體健康關系研究進展

中華民族是有文字記載的歷史最悠久的民族之一，也是唯一在其發(fā)源地延續(xù)至今而依然生機勃勃的人類古文明，更是地球上人口最為眾多，分布也最為廣泛的民族。中華民族在長期的繁衍生息中，積累了大量的控制疾病、促進健康的經驗，以中醫(yī)、藏醫(yī)、蒙醫(yī)、苗醫(yī)等多種傳統(tǒng)醫(yī)學形式流傳下來，至今在國民保健防病中依然發(fā)揮著不可忽視的作用。然而，隨著中國經濟的不斷發(fā)展和社會進步，中國人的疾病譜發(fā)生了急劇變化，從以傳染病為主開始變?yōu)閭魅静『吐圆〔⒅?，甚至在發(fā)達地區(qū)，以慢性病為主要健康威脅的局面。分布在世界各地的華族后裔，在移民到發(fā)達國家和地區(qū)以后，隨著生活方式和膳食結構的本地化，疾病譜也進入以慢性病高發(fā)為主的特征。如何防治慢性病，維護民眾健康，已經成為亟待解決的重大科學技術難題。

最近 10 年來，國際生物醫(yī)學領域的一個重大研究進展為中華民族提供了一個全民族提升健康水平，同時也為人類健康作出突出貢獻的重大機遇——這就是“人體共生微生物的健康作用研究”。2000 年，諾貝爾獎獲得者里德伯格指出，人體是一個由人的細胞和所有共生微生物的細胞構成的一個“超級生物體”，也是一個非常復雜的生態(tài)系統(tǒng)[1]。在人的身體內外生活的微生物的細胞數量甚至可以達到人體自身細胞數量的 10 倍，有百萬億之多。超過 90% 的共生微生物生活在人的消化道里，稱為“腸道菌群”，但是，人體的皮膚、呼吸道、生殖道等等所有能與環(huán)境接觸到的地方全部都有自己的菌群。全身各個部位的菌群編碼的基因數量超過人的基因組里基因數目 100 倍，被統(tǒng)稱為人體微生物組（Human Microbiome）[2-7]。

在現代醫(yī)學史上，1908 年的諾貝爾獎獲得者梅契尼科夫最先明確提出，腸道菌群產生的毒素是令人體衰老、患病的重要原因；通過調控優(yōu)化腸道菌群可以達到防治疾病、延緩衰老的目的[8]。他也是最早認為保加利亞農民長壽健康的人比較多，可能與當地人喜喝酸奶有關系的科學家。這也是科學家第一次認為，人體里的細菌不是單純的“搭車者”，它們有的對人體健康有益，有的對人體健康有害。不過，人體腸道菌群有上千種微生物，除了細菌，還包括古菌、病毒、真菌和原生動物等，哪些是對人體有益的？哪些是對人體有害的？哪些可能是中間派，控制得當就有益，反之則有害呢？

這些問題用傳統(tǒng)的分離培養(yǎng)的方法是無法搞清楚的。一方面，是因為對很多腸道細菌一直找不到分離培養(yǎng)它們的方法；另一方面，用分離培養(yǎng)的方法進行細菌的識別、鑒定和計數，非常繁瑣、緩慢，而且不準確。正是因為技術的局限，“以腸道菌群為代表的人體共生微生物對健康和疾病有重要貢獻”的觀點，自梅契尼科夫提出以后將近 100 年的時間里，都沒有得到主流醫(yī)學界的關注和認可。直到 2004 年，隨著一篇以“腸道菌群是調節(jié)脂肪存儲的環(huán)境因子”為題的論文在《美國科學院院刊》上的發(fā)表，這一局面才開始改觀[9]。

這篇里程碑式的論文是位于美國圣路易斯的華盛頓大學的戈登實驗室發(fā)表的。他們的一系列研究發(fā)現，無菌動物吃高熱量的飼料不會肥胖；把肥胖小鼠的菌群移植到無菌小鼠腸道里，比起移植健康瘦小鼠菌群來，受體小鼠積累的脂肪會多得多；也就是說，沒有菌群的話，動物是吃不胖的，而肥胖的癥狀可以隨著菌群在動物個體間轉移[10,11]。他們通過基因敲除、基因測序等技術還發(fā)現，腸道菌群可以關閉腸道里燃燒脂肪需要的基因、激活肝臟里合成脂肪需要的基因，從而令動物體成為一個高效積累脂肪的機器[9]。這項研究的重要發(fā)現得益于幾個重要的技術進展：（1）無菌動物與菌群移植技術；（2）通過 DNA 測序測定腸道菌群的種類組成的技術：（3）通過基因芯片測定小鼠哪些基因受到了腸道菌群調控的技術。很顯然，有了這些可以大規(guī)模測定腸道菌群組成變化、動物基因表達變化的基因測序技術方法，我們就可以研究上千種腸道細菌與幾萬個動物的基因之間的“分子對話”；有了無菌動物和菌群移植技術，我們就可以通過有目的地在動物體內接種特定的細菌，來研究哪些細菌是有害的？哪些是有益的？哪些是“中間派”和“墻頭草”，以及它們在什么情況下會“叛變投敵，反戈一擊”危害人體的健康？這篇論文的發(fā)表，標志著微生物組研究開始“登堂入室”，進入了主流醫(yī)學界的視野。

2005 年 10 月，13 個國家的科學家在法國農科院俄里希教授的組織下，在巴黎召開了“人體微生物組研究計劃圓桌會議”。我國上海交通大學和華大基因派代表參加了會議。會議經過熱烈討論，達成了共識，認為應該像做“人類基因組計劃”那樣，組織全球的力量，開展“人類微生物組計劃”，把人體共生微生物組的基因組成全部測定出來，從而推動菌群與健康的研究。會議組建了“國際人類微生物組聯(lián)盟”，發(fā)表了關于推動人類微生物組研究的《巴黎宣言》。這就標志著國際學術界開啟了利用現代生物技術，通過大規(guī)模國際合作，研究人體共生微生物健康作用的新時代。

隨后，各國科學家積極爭取本國政府的支持，最終，歐盟在第七框架中拿出 1 200 萬歐元支持腸道菌群研究，啟動了著名的 MetaHIT 計劃。美國稍后也啟動了人類微生物組路線圖計劃（HMP），投入1.3 億美元。2006 年，法國總統(tǒng)希拉克訪華時簽署的 14 項協(xié)議的第 2 項是《中法腸道元基因組合作聲明》，雙方聯(lián)合啟動了腸道元基因組計劃（MetaGUT），把肥胖作為共同感興趣的研究內容。自2004 年以來，在《自然》《科學》《細胞》以及《美國科學院院刊》等頂級學術刊物上發(fā)表的有關腸道菌群與疾病和健康關系的研究論文已經有上百篇，其他各類生物醫(yī)學刊物的相關論文已有上千篇。包括肥胖、糖尿病、癌癥、自閉癥等在內的超過 50 多種疾病都有證據表明與腸道菌群失調有關系，而通過配方營養(yǎng)、益生菌、益生元和藥物調節(jié)菌群預防和減輕疾病的報道更是如雨后春筍，層出不窮。用糞便菌群移植治療頑固性腹瀉成為 2013 年世界矚目的十大科技進展。

2 中國在人體微生物組領域的基礎、特色與優(yōu)勢

中國科學界在這場風起云涌的國際人體微生物組研究大潮中一直是“弄潮兒”之一。2005 年成立的“國際人體微生物組聯(lián)盟”，趙立平教授成為首屆管理委員會成員，參與了所有重大國際學術活動的組織。2014— 2016年，李蘭娟院士成為該聯(lián)盟的輪值主席。2008 年，上海交通大學組織中英兩國科學家多學科合作，在《美國科學院院刊》發(fā)表通過尿液代謝物和腸道菌群的關聯(lián)分析來研究腸道細菌的潛在功能的方法，成為人體微生物組領域被引用最多的論文之一[12]。2010 年，深圳華大基因與歐盟科學家合作，在《自然》雜志發(fā)表第一個人類腸道微生物組基因目錄[3]。2012 年華大基因再次在《自然》雜志發(fā)表大規(guī)模測序對比糖尿病人和健康人的腸道菌群差異的論文[13]。2012 年底，上海交通大學在《國際微生物生態(tài)學會會刊》發(fā)表論文，報道了一株來自肥胖病人腸道的條件致病菌，能在無菌動物中引起肥胖，得到了國際學術界和媒體的廣泛關注和報道，論文發(fā)表僅 2 周，下載就超過 3.5 萬次[14]。2014 年，浙江大學與法國科學家合作，在《自然》雜志發(fā)表了肝硬化病人的腸道菌群結構特征，為疾病的診斷和預防治療奠定了堅實的基礎[15]。同年，廣安門中醫(yī)院與上海交通大學合作，在《國際微生物生態(tài)學會會刊》發(fā)表論文，不僅通過隨機、雙盲、安慰劑對照的臨床試驗證實了漢代經方“葛根芩連湯”對糖尿病的顯著的治療效果，而且提供了分子證據，表明該復方中藥可能是通過調整菌群來發(fā)揮藥效的[16]。

中國的傳統(tǒng)醫(yī)藥中有很多藥物和療法可能是通過調整菌群來發(fā)揮預防和治療疾病的作用的。首先，中藥里有很多藥物成分不能很好地進入血液，用西方藥理學不能解釋其臨床療效，因而得不到西方醫(yī)學界的認可。但是，這些不能被吸收的藥物它們的作用靶點可能不是人的細胞，而是腸道菌群。例如，上海交通大學的研究發(fā)現，黃連素（學名小檗堿）可以大幅度地改變腸道菌群的結構，特別是可以減少有害菌，增加丁酸鹽產生菌等有益菌，這可能是很少被人體吸收的黃連素臨床上能有效治療糖尿病的重要機制[17]。2015 年，上海交通大學領導的多學科團隊，在《細胞》和《柳葉刀》聯(lián)合支持的雜志 EBioMedicine 上發(fā)表研究論文，報道了用含有中醫(yī)藥食同源食品成分的營養(yǎng)干預，通過調節(jié)菌群成功改善兒童遺傳性肥胖的臨床研究進展，指出了中醫(yī)藥食同源食品改變菌群、防治疾病的巨大潛力[18]。

“糞便入藥”在中醫(yī)里已經有上千年的歷史了，長期被認為是愚昧和迷信而遭到摒棄和禁止。但是，2012 年《新英格蘭醫(yī)學雜志》的一篇糞便移植治療艱難梭菌感染導致頑固性腹瀉的論文，把糞便入藥重新推到了國際學術前沿[19]。盡管中醫(yī)并沒有“菌群”的概念，但中醫(yī)用糞便入藥，不僅對共體的選擇有嚴格要求，而且要對糞便做很嚴格的長期厭氧處理，從而可以保證其療效和安全性。現在西方醫(yī)學的新鮮糞便直接作為移植物的做法，在某種程度上是落后于中醫(yī)的。除了糞便入藥的經驗和能夠調節(jié)菌群的藥物，中醫(yī)的藥食同源理念以及大量的食療養(yǎng)生經驗中，有相當一部分可能通過調理菌群來發(fā)揮作用。

中國境內生活著 56 個民族。每個民族都有自己的遺傳背景、飲食習慣和傳統(tǒng)醫(yī)藥養(yǎng)生經驗。目前，隨著經濟發(fā)展，生活方式和飲食習慣開始發(fā)生變化，也各自面臨著慢性病流行的嚴峻考驗。在中國境外，生活著數以百萬計的中華民族的后人。他們有的保持著中國的飲食習慣和生活方式，有的則已經完全融入當地的生活方式，但遺傳背景并沒有改變。有跡象表明，移居海外的華人，如果接受了當地的飲食習慣，其疾病譜也開始與本地人相似。因此，這些海外華人，為研究遺傳、飲食、菌群和疾病的關系提供了非常難得的樣本資源。通過對海內外華人的腸道菌群結構變化與健康關系的系統(tǒng)研究，可以深入理解在遺傳背景變化不大，而飲食結構、生活方式等環(huán)境因素發(fā)生急劇變化時，菌群結構的改變在疾病譜變化中的作用，闡明慢性病發(fā)生的新機制。同時借助中醫(yī)傳統(tǒng)養(yǎng)生經驗，開發(fā)以腸道菌群為靶點的新的醫(yī)藥、食品和保健品，并通過海外華人群體的使用，逐步在各國推廣，有可能成為中華民族為世界人類健康作出重大貢獻的機會，也是中國傳統(tǒng)醫(yī)藥產業(yè)走向現代化，走向世界的難得機遇。

2015 年 10月29日，上海交通大學的趙立平教授會同美、德科學家，在《自然》發(fā)文，呼吁實施“國際微生物組計劃”，組織多個國家的多學科的研究力量、圍繞嚴重影響人類和地球生物圈健康的重大科學問題，以統(tǒng)一的技術流程和標準實現數據整合與共享，在全球尺度上對微生物組的作用加以深入研究，為從根本上解決困擾人類的慢性病流行、環(huán)境污染和能源短缺等重大問題，提供全新的研究思路和技術手段[20]。例如，2 型糖尿病、癌癥、老年癡呆等主要疾病的發(fā)病機制和防治方法的根本性突破，可能就在于如何在數千種細菌構成的腸道菌群里，把產生引發(fā)炎癥的毒素、致癌物質和神經毒素的細菌找出來，并研究清楚其致病機制，因此“僅人體微生物組領域就可能孕育多個諾貝爾獎級的理論成果”，而且會成為推動新的高技術產業(yè)形態(tài)的形成和發(fā)展的強大的技術創(chuàng)新發(fā)動機。

因此，在一場以腸道菌群與人體健康關系為核心的新的醫(yī)學革命已經呼之欲出的關鍵時刻，在我們坐擁如此豐富的資源，而且中國科學家的研究并不落后的情況下，現在到了不要讓科學家再自發(fā)地、分散地“游擊作戰(zhàn)”，而是組織大規(guī)模兵團進行決戰(zhàn)的時候了。建議中國政府創(chuàng)新組織形式和管理機制，充分調動國內外各類資源，強勢推出“國際華族健康微生物組研究計劃，International Healthy Chinese Microbiome Project”，并力爭使該計劃成為“國際微生物組計劃”的先導項目，從而引導和主導這一新的國際大科學計劃的組織實施。

3 國際華族健康微生物組研究計劃的內容與目標

3.1 基礎性研究

3.1.1 國際華族健康微生物組標準參考序列數據集

以華族及其后裔為主要對象，兼顧其他族群，采集中國境內和世界各地不同地域、性別、年齡段和生活方式的健康個體的呼吸道、生殖道、消化道、皮膚等不同部位以及血液、尿液和糞便樣品，完成營養(yǎng)流行病學和生活方式問卷，建立有著完整的臨床體檢、膳食結構、尿液代謝譜等表型數據的華族微生物組元基因組序列數據集，作為健康微生物組的參照標準。

3.1.2 華族微生物組代表性菌株的參考基因組序列數據集

從有代表性的健康中國人腸道、生殖道、呼吸道等部位，分離不同分類地位和功能的共生菌株，通過高質量全基因組測序和注釋，建立可用于人體元基因組序列挖掘的參考基因組序列集數據庫。

3.1.3 中國重大慢病相關標準人體微生物組參考序列數據集

采集肥胖、糖尿病、腫瘤、炎癥性腸病、神經、精神疾病和慢性呼吸道疾病等重大慢病患者的血液、尿液和糞便樣品以及皮膚、口腔、呼吸道、生殖道等相關部位菌群或者病灶的組織樣本，建立有著完整的臨床疾病表型、疾病相關基因表達譜和尿液代謝譜等關聯(lián)數據的中國主要慢病的元基因組序列數據集，作為疾病診斷的參照標準。

3.1.4 中國重大傳染病相關標準人體微生物組參考序列數據集

采集肝炎、流感、艾滋病等重大傳染病患者的血液、尿液和糞便樣品以及皮膚、口腔、呼吸道、生殖道等相關部位菌群或者病灶的組織樣本，建立有著完整的臨床疾病表型、疾病相關基因表達譜和尿液代謝譜等關聯(lián)數據的中國主要傳染病的元基因組序列數據集，作為疾病診斷的參照標準。

3.1.5 傳統(tǒng)醫(yī)藥與養(yǎng)生食品調控人體微生物組的臨床效果驗證與作用機制研究

按照隨機、雙盲、安慰劑對照的原則或者循證醫(yī)學的病例研究方法，對中國傳統(tǒng)醫(yī)藥和養(yǎng)生食品使用前后，病人的免疫、代謝和菌群的變化進行動態(tài)監(jiān)測，通過血液免疫組學、尿液代謝組學和糞便元基因組學以及臨床表型組學的多組學數據的關聯(lián)和挖掘，研究其通過調控人體腸道微生物組改善健康和防治疾病的效果和機制。

3.2 前沿技術

3.2.1 人體元基因組測序與數據挖掘新技術

將新一代測序設備、技術用于人體微生物組測序，優(yōu)化測序流程，建立適合在醫(yī)院使用的技術平臺，至少實現每個平臺每天 1 000 個樣品 16S rRNA 基因測序和 100 個糞便樣品的元基因組（每個樣品 10 G 數據）的測序通量。在高通量元基因組數據運算內存利用優(yōu)化、提升運算速度及準確度等方面需要有算法突破；在數據分析方面，需要發(fā)展新的、適用于微生物組數據特點的關聯(lián)分析、聚類分析以及挖掘功能菌種類的方法。

3.2.2 基于微生物組與人體互作關系的健康評估與測量新技術

選擇體檢人群，定時采集呼氣、血液、尿液和糞便樣品，分析體檢指標變化與呼氣成分、尿液代謝組學和腸道元基因組學動態(tài)變化的關聯(lián)關系，發(fā)現新的疾病標志物，建立可以預報疾病發(fā)展動向的健康評估與測量技術。

3.2.3 面向“超級生物體”的多組學數據的整合與建模新技術

建立對同一個人群動態(tài)采集的免疫組學、呼氣組學、代謝組學和元基因組學等組學數據進行整合和建模的新算法、新軟件和新技術，為建立包括人體微生物組在內的“數字人”技術奠定基礎。

3.2.4 重要共生微生物的分離培養(yǎng)與基因組獲取新技術

在元基因組序列信息的引導下，對重要功能菌種類進行分離培養(yǎng)，建立大規(guī)模、高通量分離獲得各類功能菌種的新技術和新方法。對于難培養(yǎng)、未培養(yǎng)的重要人體共生的功能菌，建立顯微操控技術，分離單個細胞，并通過單細胞全基因組擴增實現基因組測序。

3.2.5 基于恢復生態(tài)學原理的人體微生物組重構技術

從恢復生態(tài)學原理出發(fā)，通過菌群移植和營養(yǎng)支持，實現結構嚴重失調腸道菌群的恢復，重構健康微生物組。建立菌群移植物安全性評價方法和質量控制標準。建立能夠對重構的健康微生物組結構和功能實現穩(wěn)定支持的膳食營養(yǎng)技術體系。建立菌群移植和營養(yǎng)支持效果評價的微生物組學方法和標準。

3.2.6 基于無菌動物的模式動物技術

建立主要實驗鼠的無菌動物品系，建立把各種遺傳模型鼠發(fā)展為無菌動物品系的技術體系；建立人源菌群豬模型；為腸道菌群作用的因果關系驗證和作用機理研究提供模型動物。

3.3 能力建設

3.3.1 中華民族健康人體微生物組國家數據庫與臨床標準體系的建設

整合中華民族健康人體微生物組參考序列集、中國主要慢病人體微生物組參考序列集以及中國主要傳染病人體微生物組參考序列集，建立微生物組國家數據庫；依托體檢隊列和臨床隊列的醫(yī)學檢驗數據集，確立中華民族健康人體微生物組臨床標準體系，作為健康評估、疾病診斷和療效評價的重要參考標準，用于指導藥物研發(fā)、疾病的個性化精準防治和個性化的養(yǎng)生保健，為推進全民健康提供基礎設施條件。

3.3.2 中國人體微生物組結構與功能臨床檢測技術體系為

核心的慢病管理體系建設

以人體元基因組高通量測序和序列分析為核心，結合腸道菌群代謝物組成譜和毒性測定、血液和尿液內的細菌毒素測定、臨床體檢指標體系例如炎癥因子、胰島素敏感性等的測定等，建立通過動態(tài)監(jiān)測微生物組的結構和功能變化及其與人體的分子互作關系進行健康評估和測量的技術體系，通過該技術體系在臨床醫(yī)療和體檢中的大規(guī)模應用，優(yōu)化人體微生物組結構，減少腸道細菌產生的包括免疫毒素、神經毒素、致癌物質等在內的各類致病毒素，減少由此引發(fā)的各類慢性病的發(fā)生率。

3.3.3 中華民族健康人體微生物組國家樣品庫建設

健康個體的微生物組樣品內包含了大量的有益菌群，是在百萬年的進化中與中華民族的遺傳特征相適應的寶貴基因資源，但隨著剖腹產、抗生素和奶瓶喂養(yǎng)的過度使用，通過母嬰渠道傳播的這些有益菌群有斷絕和滅絕的危險，迫切需要進行系統(tǒng)化的研究和長期存儲。這些微生物組儲藏物可以成為挽救和重建危重病人嚴重失調菌群的移植接種物，可以成為剖腹產等不正常出生嬰兒建立腸道微生態(tài)系統(tǒng)的“先鋒菌群”，也可以成為恢復老年人微生物組結構、減少老年病的“種子菌群”，既有現實的臨床價值，更是事關中華民族健康的重大的戰(zhàn)略舉措。

3.3.4 中華民族微生物組重要功能菌的國家菌種庫建設

將中國人體微生物組研究中發(fā)現和鑒定的各種有益菌的菌種和致病菌的菌種統(tǒng)一儲存到國家菌種庫，用于支持有關微生物組與健康疾病的基礎研究和相關產品的應用研發(fā)。隨著菌種庫的不斷擴容，以菌群為接種物的應用將逐步被基因組序列已知、功能明確、機理清楚的復合菌種替代，提高臨床疾病防治、養(yǎng)生保健、防衰抗老的效果，催生和推動微生物組相關大健康新產業(yè)的發(fā)展。

3.4 重要產品

3.4.1 建立以微生物組結構和功能動態(tài)為對象的人體健康監(jiān)測新儀器、新設備

以微生物組結構和功能分子水平的動態(tài)變化為靶點，建立人體健康監(jiān)測新技術體系；重點開發(fā)從呼氣、血液、尿液和糞便中快速、實時、在線監(jiān)測微生物組變化與人體健康狀況的便攜式、居家式或者可穿戴的各類智能設備，實現全民健康狀況的數字化動態(tài)監(jiān)測和實時智能評估和調控。

3.4.2 開發(fā)能調控與優(yōu)化人體微生物組的新型營養(yǎng)食品

依托以人體微生物組為核心的健康測量和評估新技術，研發(fā)可以調控與優(yōu)化人體微生物組結構和功能的新型營養(yǎng)食品，特別是主食類產品。要求其作用成分的化學特征清楚，具有明確的改變菌群結構和功能、改善健康指標、預防疾病的循證醫(yī)學證據。

3.4.3 能調控與優(yōu)化人體微生物組的人工群落新產品

依托以人體微生物組為核心的健康評估和測量新技術，選擇在人體微生態(tài)系統(tǒng)中功能明確的“骨干種”和“基石種”作為菌種，研發(fā)可以恢復、調控與優(yōu)化人體微生物組結構和功能的人工群落產品以及支持其生長的營養(yǎng)品，要求菌種的基因組序列和作用機制清楚，營養(yǎng)需求明確、具有顯著的改變菌群結構和功能、改善臨床健康指征的循證醫(yī)學證據。

3.4.4 能調控與優(yōu)化人體微生物組的藥物

依托以人體微生物組為核心的健康評估和測量新技術，篩選可以調控與優(yōu)化人體微生物組結構和功能的藥物，特別是從中醫(yī)藥等傳統(tǒng)醫(yī)藥中篩選有獨特優(yōu)勢的藥物。要求其化學結構和作用機制清楚，適應癥明確，具有顯著的改變菌群結構和功能、改善臨床指征的循證醫(yī)學證據。

4 結語

我們應該利用中華民族在全球分布廣泛、生活方式和養(yǎng)生保健經驗豐富多樣的優(yōu)勢，把大規(guī)模的樣本資源和現代組學技術和大數據技術結合，建立中華民族典型人群的健康微生物組標準數據庫和菌種庫；建立以微生物組結構和功能動態(tài)為核心的人體健康監(jiān)測新技術；開發(fā)可以改善或者重構健康微生物組的新技術和新產品；為防治疾病、維護民眾健康、推動傳統(tǒng)醫(yī)藥產業(yè)升級換代和走向世界作出獨特的貢獻。

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趙立平 上海交通大學生命科學技術學院微生物學特聘教授，微生物分子生態(tài)學與生態(tài)基因組學實驗室主任，上海系統(tǒng)生物醫(yī)學研究中心營養(yǎng)系統(tǒng)生物學實驗室主任，上海交大—完美中國微生態(tài)健康聯(lián)合研究中心主任。1989 年南京農業(yè)大學博士畢業(yè)。1993—1995 年康奈爾大學訪問學者。2004—2012 年擔任上海交通大學生命科學技術學院副院長。2005—2009 年擔任上海系統(tǒng)生物醫(yī)學研究中心常務副主任。2009 年度上海市優(yōu)秀學科帶頭人。2006—2012 年擔任國際微生物生態(tài)學會（ISME）常務理事。ISME Journal 資深編輯，Microbiome 編輯，Scientific Reports 編委。2014 年被選為美國微生物科學院 Fellow。在 PNAS、ISME Journal、Nature Communications、Nature Reviews Microbiology 等刊物發(fā)表論文 70 余篇。應邀在國際微生物生態(tài)學大會、國際人類微生物組大會、國際糖尿病技術大會、美國微生物學會年會等一系列國際會議做大會報告、特邀報告。2012 年 6 月，Science 對他的研究工作做過專題報道。E-mail: lpzhao@sjtu.edu.cn

Zhao Liping Is currently a distinguished professor for microbiology and the director of Laboratory of Microbial Ecology and Ecogenomics in School of Life Sciences and Biotechnology, Shanghai Jiao Tong University. He is the director of the Laboratory of Nutritional Systems Biology in Shanghai Center for Systems Biomedicine. He is also the director the SJTU-Perfect (China) Joint Research Center on Microbiota and Health. He got his PhD in 1989 from Nanjing Agricultural University and worked in Cornell University as visiting scholar from 1993-1995. He was executive director for Shanghai Center for Systems Biomedicine from 2005-2009. He was associate dean for School of Life Sciences and Biotechnology from 2003-2013. He served as a Board member of the International Society for Microbial Ecology from 2006-2012. He is a current editorial board member of FEMS Microbiology Ecology, Scientific Reports, a senior editor of the ISME Journal and associate editor of Microbiome. He was elected a fellow of American Academy of Microbiology in 2014. His team has published more than 70 research papers in PNAS, Nature Communications, ISME Journal, AEM, FEMS Microbiology Ecology etc. He also published reviews in Nature Reviews Microbiology, Journal of Proteome Research, Molecular Aspects of Medicine, etc. He has been invited to give keynote and plenary talks in ASM general conference, ISME conference, etc. The Science magazine featured a story on how he combines traditional Chinese medicine and gut microbiota study to understand and fight obesity. E-mail: lpzhao@sjtu.edu.cn

Proposal on International Healthy Chinese Microbiome Project

Zhao Liping Zhang Chenhong
（Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200030, China）

Humans are superorganisms with two genomes that dictate phenotype, the genetically inherited human genome (25 000 genes) and the environmentally acquired human microbiome (over 1 million genes). The two genomes must work in harmonious integration as a hologenome to maintain health. Poorly balanced diets can turn the gut microbiome from a partner for health to a “pathogen” in chronic diseases, for example, Type 2 diabetes and cancers. Due to the tight integration of gut microbiota into human global metabolism, molecular profiling of urine metabolites can provide a new window for reflecting physiological functions of gut microbiomes. Changes of gut microbiota and urine metabolites can thus be employed as new systematic approaches for quantitative assessment and monitoring of health at the wholebody level with the advantage of measuring human health based on the results of interactions between the two genomes and the environment rather than just host genomic information. Large-scale population-based studies in conjunction with these whole-body level systematic methods will generate pre-disease biomarkers with predictive power, thus making preventive health management of populations with rapidly changing disease spectrums possible through re-engineering of the imbalanced gut microbiomes with specially designed foods/diets. Chinese peoples are among the most widely distributed in the world. We hereby suggest the initiation of the International Healthy Chinese Microbiome Project (IHCMP), in which a multi-center cross-sectional epidemiological study throughout China as well as overseas will be conducted to characterize gut microbiome and metabolic phenotypes in healthy Chinese young adults who permanently reside in China or overseas. IHCMP will characterize gut microbiome and metabolic phenotypes in healthy Chinese young adults with vastly different environmental influences and define a healthy gut microbiome using an integrated metagenomics-metabolomics approach, and to elucidate what constitutes a gut ecological structure that is optimal for human health. This Project will also aid the modernization and internationalization of traditional Chinese medicine and medicinal foods which have been shown with gut microbiota as a primary target.

Chinese populations, microbiome, international cooperation, health

*資助項目：國家自然科學基金（31330005、81401 141）

修改稿收到日期：2017年3月1日