粪菌移植改善自闭症研究取得进展

来源：宏基因组

摘要背景

自闭症谱系障碍（Autism spectrum disorders, ASD）是一种复杂的神经生物学障碍，它会损害社会交往和沟通，并导致行为、兴趣和活动受到限制、重复和刻板的模式。这些疾病的原因仍然知之甚少，但肠道微生物组（人体肠道中的1013个细菌）可能作用其中，因为患有ASD的儿童经常遭受与ASD严重程度相关的胃肠道（gastrointestinal, GI）问题。以前的几项研究报道了ASD患儿的肠道细菌异常。肠道微生物组 -  ASD连接已经在ASD的小鼠模型中进行了测试，其中微生物组与异常代谢物和行为机械地相关。同样，一项针对ASD儿童的研究发现，口服不可吸收的抗生素治疗可改善GI和ASD症状，尽管是暂时的。在这里，一项小型开放标签临床试验评估了微生物转移疗法（MTT）对18名ASD诊断儿童的肠道微生物群组成和胃肠道和ASD症状的影响。

结果

MTT包括2周抗生素治疗和肠道清洁，然后使用高初始剂量、随后每日较低维持剂量7-8周延长粪便微生物组移植（FMT）。胃肠道症状评定量表显示，治疗结束时胃肠道症状减少约80％，包括便秘，腹泻，消化不良和腹痛症状的显着改善。治疗后8周持续改善。同样，临床评估显示行为ASD症状显著改善，并在治疗结束后8周保持改善。细菌和噬菌体测序分析揭示了供体微生物群的成功部分植入和肠道环境的有益变化。具体而言，MTT后其他分类群中的总体细菌多样性和双歧杆菌，普氏菌和脱硫弧菌的丰度增加，并且这些变化在治疗停止后持续存在（随后持续8周）。

结论

因此，这种探索性、延长持续时间的治疗方案似乎是改变肠道微生物组和病毒组以及改善ASD的GI和行为症状的有希望的方法。治疗结束后，胃肠道症状，ASD症状和微生物组的改善至少持续8周，这表明存在长期影响。

结果图1. 研究设计时间表

Fig. 1 Study design timeline

该试验包括10周微生物组移植疗法（MTT）和停止治疗后8周的随访观察期。示意图时间表代表在MTT期间进行的一系列治疗（上图）和样本采集和GI /行为评估的频率（下图; 分别以绿色和紫色着色的neurotypical 和ASD组）

图2. 18例ASD患儿的GI和ASD相关症状

Fig. 2 GI- and ASD-related symptoms of 18 children with ASD

儿童接受MTT治疗10周，治疗结束后8周进行单次随访评估。GSRS得分与时间的关系。

a. GSRS以Likert 量表从1（无症状）到7（非常严重的不适）评分。

b. PGI-III评分的变化（整体自闭症/相关症状）。PGI-III的得分为-3（更差），-2（差），-1（稍差），0（无变化），1（略好），2（更好）至3（更好）相比基线。

c. 治疗前，治疗后和治疗后8周的CARS评估。

d. 治疗前，治疗后和治疗后8周的总SRS评分。

e. 治疗前，治疗后和治疗后8周的总ABC评分。

数据点代表18个单独的参与者，并且一些数据点在框图中重叠。星号（在方框图的顶部）表示个体（在每个时间点）自治疗前（第0周）是否显着减少。ns表示不显着，单个星号表示p < 0.05，双星号表示p < 0.01，三个星号表示p < 0.001（双尾Wilcoxon符号秩检验）。两名GSRS评分改善不到50％的参与者被定义为无应答者，并用灰色进行颜色编码

图3. 粪便微生物群随粪便微生物群移植而变化

Fig. 3 Stool microbiota changes with fecal microbiota transplant

a. 从粪便样本中测量的18名患有ASD儿童的微生物组中Faith系统发育多样性（PD）的变化。橙线表示供体样品的中值PD（虚线表示初始供体样品（n = 5），虚线表示维持剂量样品（n = 2）），绿线表示第0周时20个神经型对照的中值PD。ns表示不显着，单个星号表示q < 0.05，双星号表示q < 0.01，三个星号表示q < 0.001（双尾Wilcoxon符号秩检验比较第3周，第10周和第18周至第0周值）。

b. 为所有MTT接收者按个人基础Faith PD的变化(样本量不是大太，可以采用分面展示 个体突出规律)。大多数个体经历了肠道微生物群PD的增加。

c. ASD肠道微生物组与大多数相关供体样本之间未加权的UniFrac距离（第0周和第3周的初始供体样本，第10周和第18周的最新维持剂量样本），说明与本底差异不大，移植成功。绿线表示神经型对照之间的中间人际变异，并说明在治疗之前，MTT受体和供体之间的肠道微生物组成的差异是正常人际变异的量级。治疗后，MTT受者与正常人际变异的供体更相似。统计数据与a中使用的统计数据相同。

d. ASD肠道微生物组与供体样本之间的距离。在研究期间，大多数人变得更加相似。

e-g箱图显示了ASD组第18周的肠道微生物群中的三个属，双歧杆菌，普氏菌和脱硫弧菌的相对丰度，以及第18周的相对丰度的变化。使用Benjamini-Hochberg错误发现率校正来校正所有p值以产生q值。基于不同多样性度量的类似图表作为附图。

图4. 粪便病毒组改变与粪菌移植

Fig. 4 Stool virome change with fecal microbiota transplant

a. ASD参与者的多样性指数，Shannon’s H’（衡量生物多样性和丰富度;左）和Peilou’s J（衡量均匀度;右）。在评估噬菌体群落的12个ASD受试者中的4个中，在所有四个时间点收集粪便样品。MTT后响应者（用灰线表示）在生物多样性，丰富性和均匀性方面反弹。相反，无应答者（用红线表示）没有恢复。

b. Bray-Curtis距离（右; 2D stress = 0.2467）和Jaccard（左; 2D stress = 0.2212）距离的非度量多维尺度（NMDS）显示ASD肠道噬菌体群落在高和低SHGM剂量后更接近供体肠道噬菌体群落。

c. 第10周时ASD病毒体组成的分析显示所有ASD受试者的供体噬菌体群体的植入。在> 80％的受试者中，起始（第0周）噬菌体群体在第10周时构成病毒体的<20％。NR代表无应答者

Reference

Kang, D.-W. et al. Microbiota Transfer Therapy alters gut ecosystem and improves gastrointestinal and autism symptoms: an open-label study. Microbiome 5, 10, doi:10.1186/s40168-016-0225-7 (2017).