2019年12月3日 星期二

National Academies:戰場隱喻的終結——揭示宿主與微生物關係的轉變事項

Ending the War Metaphor: The Changing Agenda for Unraveling the Host-Microbe Relationship: Workshop Summary

 

撇除雷文霍克和虎克那個用顯微鏡觀察微生物以展示風雅的時代,微生物學的重大發展皆與解決釀酒、蠶業、農業等產業問題息息相關,而人體微生物學也是源於臨床應用背景。

二十世紀初人類的衛生觀念基於巴斯德和柯霍等人確立的細菌致病學說(the germ theory of disease),認為特定病原菌破壞人體健康狀態而導致疾病,所以當時的防疫觀念著重消毒,試圖透過全面滅菌降低細菌傳播。在細菌致病學說指引下,研究者系統地搜索病原菌,結合同時期發展的疫苗、化學療法和抗生素挽救無數人性命。此外,細菌致病學說納入了病毒致病因素後,拓展為更為成熟的微生物致病學說,持續引領晚近的人體微生物學研究。 
 
儘管微生物致病的典範取得了巨大的成功,這種以病原為中心的觀點(pathogen-centered)過度強調疾病與特定物種的關係,忽略了物種與物種、物種與宿主間交互作用變動造成的疾病,也沒有考慮到物種的多重屬性。因此面對晚近浮現的超級細菌、腸道發炎疾病及自體免疫等的問題時,施用不同藥物試圖全面撲滅病原的策略往往不能奏效,傷害患者身體的同時還間接篩選更頑強的細菌。
 
除了致病菌以外,晚近的研究也指出體內微生物的組成和神經疾病、肥胖、過敏相關,這意味著微生物不只單純棲息於體內,它們可能參與人體生理的大小反應。

新興疾病的醫療危機以及微生物與宿主的生理相關性揭示了微生物與宿主間的複雜關係,於是學界漸漸重視微生物致病的其他因素,例如:微生物的變化、微生物與環境的關係、微生物間的作用網路、免疫系統與微生物間的互動、……等,模糊了人類與病原菌之間壁壘分明的界線。

換句話說,學界引進了生態學的思考方式,將人體視為棲息地(human-as-habitat perspective)而不是廝殺的戰場(body-as-battleground perspective or the War matephor),微生物是人體的一部份而非外來的異客,身體狀態是細菌與人體細胞共同作用的外顯特徵,而健康則是生態系平衡的紅利(ecosystem service)不是固有的狀態。

看待微生物的觀點轉變不僅影響研究圈,也會影響臨床醫療的決策。雖然傳統醫療手段不會被取代,但是面臨複雜症狀的疾病時需要更仔細考量發病的環境脈絡,以免貿然治療造成反效果。另外生態系適應性經營(adaptive management)或許能運用於人體,透過連續的調查與評估,鎖定生態網路中的致病節點,借鑑動植物生態學的經驗,修復生態或引進原生物種以移除病原(probiotics therapy)。

然而要達成上述目標需要更深入理解人體微生物生態學和演化學,並釐清微生物的組成、功能與交互作用網路,而 Allan 和Stankey 設想生態系適應性經營的四步驟則能協助理解的前提。首先必須識別生態紅利的供應者,篩選影響其功能的環境或生物因素,最後評估作用的時空限制。就此框架看來,僅確認微生物與特定現象的因果仍不夠,必須深入理解造成現象的特定因素,而這些關鍵的要素就藏在微生物的生態網路當中,所以架起了基礎科學和應用科學的聯繫。

由於觀測、培養和分類困難,微生物生態學的發展落後於動植物生態學,直到基於核酸的鑑定理論與方法成熟才得以開啟微生物學的博物學時代,此階段的研究雖然看起來像過往一樣遵循「鑑定物種分析關聯」的流程,但往後以功能與交互作用等更複雜的現象為目標。這些基礎科學的成果,不只有助於治療疾病也將能開拓微生物的應用價值。

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