哥伦比亚大学扩大其微生物组研究

由克里斯托弗•威廉姆斯

哥伦比亚大学医学中心(Columbia University Medical Center)的研究人员正在加紧努力探索人类微生物群，即寄生在人体组织和器官内并与之相互作用的细菌的复杂生态系统。随着最近成立的CUMC微生物组工作组和一个新的医学微生物组核心设施，一个多学科社区已经组织起来支持和培养这一新兴领域的研究。

Microbiome工作组于2014年由梅尔曼公共卫生学院前博士后科学家Nitzan Soffer博士和梅尔曼流行病学助理教授Ryan Demmer博士在哥伦比亚成立，旨在促进关于微生物组研究的最新方法的跨学科对话。该组织每月大约开会两次，由哥伦比亚大学的研究人员和来自其他研究机构的发言者主持研讨会，并为新的合作奠定基础。

来自整个医疗中心的科学家现在都加入了这个工作组，这是迄今为止该小组成功的关键。“在微生物组研究中，最好的合作是多学科的，”Demmer博士说，“因为个体研究者很少有超越基础、临床和人口科学的专业知识。我们正试图汇集所有必要的观点。”

领导这项工作的还有哥伦比亚大学的几位年轻科学家。生物医学信息系的博士研究生珍妮特·伍伦组织了几次研讨会，并安排了一次由馆长带领的参观美国自然历史博物馆的微生物组展览“你内心的秘密世界”。最近，来自系统生物学系的两名计算生物学家——博士后科学家Eugenia Lyashenko博士和研究生Boris grinshpun——也加入了这个工作组，作为联合组织者。他们的努力已经吸引了更多的计算机科学家的参与，包括几位发表了关于微生物组研究新方法的演讲的科学家。

索弗博士现在是一名工业研究科学家，他说，计算机分析方面的专业知识的增加是一个令人兴奋的发展。“随着下一代测序，突然间出现了大量的微生物组数据，使用这些数据来理解微生物组需要强大的计算机基础设施和编程技能。这些东西是基础生物学家通常很难组装的。”

Lyashenko博士也将该工作组视为一个机会，以丰富系统生物学系的计算机专业学生和博士后所接受的培训。“我们的动机，”她说，“是向我们的学生提供关于临床医生试图回答与人类微生物群有关的哪些问题，以及他们在试图分析数据时面临哪些问题的想法。”我们希望他们学会如何做出贡献。”

CUMC的医生研究人员也越来越多地参与这个工作组。例如，医学博士、CUMC医学助理教授、胃肠病学家丹尼尔·弗里德伯格(Daniel Freedberg)经常参加会议，他对微生物群如何调节和响应抑制胃酸的药物的作用感兴趣。“听到人们有很多和我一样的问题总是令人鼓舞的，”他说，“一些生物信息学的演讲促使我更加努力地思考我的研究如何能产生更大的影响。”

在像CUMC这样的大型医疗中心，这个诊所显然为收集构成人体微生物组研究基础的样本提供了机会。它还可以框定该领域可以帮助回答的与健康有关的紧急问题。然而，与此同时，许多临床研究人员没有专门知识和技术基础来进行这类研究。

由于认识到CUMC对微生物组研究日益增长的兴趣和这种支持的需求，医学系最近承诺提供资金，以创建一个新的微生物组核心设施。Anne-Catrin Uhlemann，医学博士，医学助理教授，细菌学家和传染病专家。“尽管许多临床研究人员正在研究与微生物组研究相关的大队列，”她解释说，“有一些独特的考虑因素，使这种类型的研究有别于直接的流行病学研究。我们希望帮助解决这些挑战。”

医学院微生物组核心设施对校园内的研究人员开放，并提供各种服务。这包括对研究设计的各种要素的指导，如确定取样要求和使患者更方便地参与研究。由于遗传物质在冷冻时可能被破坏，该核心还提供了收集、储存和运输敏感粪便样本用于基因测序的方案。此外，它还可以帮助从多个实验室提取DNA和批量样品，使所有人的测序更具成本效益。乌勒曼博士预计，在未来，该核心可能会纳入计算科学家，为数据分析提供额外的帮助。

Uhlemann博士希望新的核心和工作小组将授权整个大学的研究人员参与微生物组研究。“我们的想法是，”她说，“让没有大型实验实验室或计算专业知识的研究人员进行大规模的、数据密集的研究。”

弗里德伯格博士对所有工作组成员都分享的这些进展表示兴奋。“即使微生物组研究取得了进展，”他说，“我们仍处于早期的半描述性阶段，在这个阶段，即使是真正好的研究也只是描述人类微生物组的组成。”要将这些知识转化为治疗方法，还有很多工作要做。我认为，我们只是触及了哥伦比亚大学相关专业知识的冰山一角。”