我们依靠口腔、皮肤和肠道中数万亿的细菌、真菌、古细菌和病毒来度过每一天并保持健康。科学家们过去无法研究这些微生物中的大多数，因为它们似乎不想在实验室培养物中生长。然而，快速改进的低成本基因测序技术最终使之成为可能。通过与我们的微生物合作而不是对抗它们，科学家们正在提出有趣的方案来解决顽固性疾病并改善我们的整体健康。
斯坦福大学医学院教授大卫·雷尔曼说，几年前，科学家们只能梦想研究大型微生物群落，但现在这样的实验是可管理且负担得起的。这个被称为宏基因组学的新领域正在为科学家们提供健康人群和患有各种疾病的人的肠道中微生物种群的概况。有了这些数据，科学家们准备探索操纵我们的微生物群平衡的可能性，以此作为治疗肥胖症、炎症性肠病和许多其他常见和罕见疾病的方法。
例如，研究人员已经对溃疡性结肠炎患者的生物种群进行了分析，溃疡性结肠炎会在结肠中形成溃疡，并且与肠道菌群的变化有关。基于这些结果，制药巨头强生公司（J&J）今年夏天宣布与微生物组初创公司Second Genome达成一项价值 650 万美元的协议，以开发治疗方法。目前的治疗方法主要集中在抗炎药、免疫抑制剂和手术上，但往往效果不佳。直接改变微生物组的疗法可能会减少副作用，并预防日后的其他感染。
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马里兰大学和约翰·霍普金斯大学的健康任命人员丽塔·科尔韦尔说，强生公司的这笔交易是一个分水岭。“任何一项新技术都有一个至关重要的时刻：当它从学术兴趣领域转变为公司赖以建立的领域时，”她指出。“然后是下一步：当大型制药公司的资金到位时。”
新的治疗方法将比目前改善微生物组的尝试（主要包括粪便移植和益生菌——补充剂或酸奶等食物中的活细菌培养物）有很大的进步。粪便移植已经缓解了艰难梭菌感染，这是一种顽固且通常具有耐药性的产毒素细菌感染，但这种做法可能需要多次移植，并非所有患者都能治愈。益生菌在积极改变肠道方面只产生了微弱的证据。这两种治疗方法都相当于向肠道中投入大量生物，看看哪些能存活下来。
宏基因组学更具体，它可以提供肠道中生物的精确基因谱，并提供推断它们可能如何相互作用以及如何与我们互动的可能性。
宏基因组学的最大挑战之一是如何处理海量数据。既然科学家们可以快速测序整个微生物群落，他们就需要弄清楚这些信息对我们的健康意味着什么。生物学家正在与数学家合作，开发分析他们从我们身体收集的 DNA 片段的新方法。然后，医生需要了解个体微生物组中发生的变化以及原因，以保护或改善健康。
例如，许多人经常携带大肠杆菌，但不会生病。雷尔曼将改善肠道微生物群的希望比作维护健康的生态系统，这种生态系统将阻止像肠道入侵杂草这样的有害生物。
的确，宏基因组学正在促使我们像对待一块土地一样思考如何护理我们的微生物群落。这种方法将与通常具有许多负面影响的一次性治疗方法截然不同。例如，广谱抗生素在消灭有害细菌的同时也会消灭我们的有益细菌，为有害入侵者打开大门。质子泵抑制剂作为非处方药出售以中和胃酸，会改变胃中的 pH 值，这可能会给有益微生物群带来压力。
相反，宏基因组学治疗可能涉及一系列干预措施，旨在以某种方式扰乱微生物组，例如引入健康肠道中普遍存在的特定生物，然后进行饮食和生活方式的改变。