全球肠道健康研究资助基金得主之一 Lawrence David 教授与多名科学家将共同利用其获得的基金支持，探索植物性饮食对婴儿肠道发育的影响。
“现在已知婴儿时期建立的肠道微生物群会影响成年后的微生物群组成，这将极大地影响一个人对多种疾病的易感性。然而，婴儿时期建立的微生物群如何影响成人健康仍有待确定。”大阪大学医学院 Kiyoshi Takeda 教授说，同时他也是全球肠道健康研究资助基金（The Global Grants for Gut Health）的专家小组成员。
今年是全球肠道健康研究资助基金运行的第四年，该项目由日本养乐多（Yakult）和 Nature Portfolio 于2018年共同创立，公开向全球科学家征集相关科研方案，旨在增进人们对肠道微生物组如何影响人类健康的理解。
2021年的主题聚焦于“人类健康中的生命早期微生物组”，共有三个项目通过评选，获得资助，分别来自美国杜克大学、美国密歇根大学和荷兰瓦赫宁根大学。“我相信这些项目将能极大地帮助我们了解儿童早期肠道微生物群的形成机制，以及它如何影响成人肠道微生物群。最终，这将促进人类健康。” Takeda 教授说。
Lawrence David 教授 来源：Lawrence David
作为2021年全球肠道健康研究资助基金得主之一，Lawrence David 教授分享了他如何借助该项目来评估尼加拉瓜婴儿摄入的植物性食物的多样性，探索其如何影响肠道微生物组的成熟和儿童健康整体水平。作为杜克大学分子遗传学和微生物学系副教授、杜克大学微生物组中心临时主任，David 教授所领导的实验室旨在研究膳食、肠道菌群与人体健康之间的关联。实验室还致力于构建营养学和微生物学交叉的新工具，包括建立跟踪摄入食物的基因组方法，以及用于高通量检测微生物代谢的微流控技术。
Lawrence David 教授将在他的项目中评估不同膳食植物来源对尼加拉瓜儿童的肠道菌群的影响。来源：Lawrence David
为什么植物对婴儿的肠道很重要？
对于成年人而言，富含多种植物的饮食与肠道菌群多样性相关，进而与良好健康有所关联。对于婴儿，饮食多样性通常与日后发生过敏风险较低有关。植物性食物的主要成分之一是膳食纤维（复合碳水化合物），而人体缺乏分解纤维的酶——我们不能像吸收单糖或蛋白质那样吸收它。植物纤维在摄入时保留下来，并进入大肠，这里生存着大多数肠道菌群。膳食纤维是这些细菌的重要营养来源，没有纤维的时候，它们会“吃掉”更多肠道粘液。这可能会损害肠道屏障功能，增加病原体占据的风险。但我们仍在探索这些饮食成分如何影响婴儿发育和塑造儿童肠道菌群，以及特定的植物是否比其他植物更有利于幼儿健康。由于在几天内迅速改变肠道菌群成分是可行的，干预措施可以非常迅速地改善婴儿肠道健康。
请您简单介绍团队提出的项目。
婴儿期和儿童期是人类一生中的关键时期，然而我们对这一时期肠道菌群的发展知之甚少。我们的项目着眼于尼加拉瓜的某个社区中可能患上腹泻疾病的儿童。Sylvia Becker-Dreps 是负责临床工作的医生科学家，她与尼加拉瓜病毒学家 Filemon Bucardo、细菌学家 Samuel Vilchez 一起，花了近二十年时间研究是哪些因素影响尼加拉瓜和其他国家儿童患上传染病的风险。在本项目中，我们将计量婴儿在成长过程中摄入食物的多样性，并将其与肠道菌群的成熟、成分，以及整体婴儿健康相关联。孩子们无法记录他们吃的东西，而且一天中他们常常由不同照看者喂养。我们新的“宏条形码（metabarcoding）”工具将针对这一点发挥作用，它利用粪便样本的 DNA 序列来重建饮食摄入情况，不需要参与者记录他们吃了什么。我们还会在一个人类肠道模型中，用食物提取营养物培养菌群，来验证从这些数据中得出的一些假设。
宏条形码（metabarcoding）如何运作？
这项研究是受到与我们合作的生态学家的启发，他们研究非洲大草原大型食草动物的饮食。因为他们无法询问动物吃了什么，所以他们对动物粪便中源自动物饮食的 DNA 进行了测序。粪便中的 DNA “标签”可以和不同食物的 DNA 库相匹配，包括植物性和动物性食物，科学家们由此能推断出动物的饮食。我们将之调整以适应人类膳食研究。我们测序了人类粪便样本中获得的植物叶绿体和动物线粒体 DNA 。拥有 DNA 序列后，就能把它们与不同食物类别的大型数据库进行比对——目前，我们的数据库包含了400多种常见的植物和动物。由此，我们可以推断出幼儿吃了什么。
这个项目有哪些挑战？
世界各地有成千上万种可食用的植物，所以要收集不同文化中不同食物的所有 DNA，我们还有许多工作要做。近期我们在探索性研究中发现，大约20%的粪便样本无法与我们数据库中的序列匹配。我们当中一位首席科学家 Teresa McDonald 做了一些关键性的“侦查”工作。粪便中某个很短的 DNA 片段与许多植物的序列都能匹配，但其中理论上可食用且能在尼加拉瓜找到的物种仅有浮萍和一种叫做马兰加（malanga）的块茎。Teresa 询问了她在尼加拉瓜国立自治大学的同事后，发现马兰加是该地区最受欢迎的婴儿食品之一。当地一年四季都会种植这种块茎，居民们认为它对婴儿的消化有好处。我们团队中来自世界不同地区的成员通过研究项目的开展互相了解了彼此的饮食习惯，这是一个既重要又愉快的过程。我们还在研究学习不同的食物烹饪方法（如生吃、煮、烤或炸等）会如何影响我们的宏条形码技术。这可能会影响我们从 DNA 维度推断人体整体营养状况的能力。
David 教授实验室的科学家 Teresa McDonald 正在准备一块块茎以供分析。来源：Lawrence David
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