罗格斯大学教授、上海交通大学特聘教授赵立平应邀访问并作学术报告

2025年3月12日，受基因功能研究与操控全国重点实验室白洋研究员邀请，美国罗格斯大学（Rutgers University）教授、上海交通大学特聘教授赵立平在北京大学吕志和楼B101报告厅做了题为“基于稳定互作关系的核心菌群模型”的学术报告。赵立平教授是肠道微生物组研究的开创性科学家，其团队探索了饮食如何调节肠道微生物组以影响代谢健康，并在Cell、Science及PNAS等著名期刊发表了一系列重要研究成果。本次报告围绕肠道菌群与人体生态健康展开，介绍了其团队发表在cell杂志的最新研究。

肠道微生物群被认为是“人体的第二大基因组”，对消化、免疫调节、代谢健康甚至心理状态都有深远影响。然而，以往研究在识别健康相关菌群时常遇到挑战——不同个体、不同环境下，肠道菌群的组成存在较大变异性，使得单纯基于个别菌种的健康指标难以推广应用。

赵立平研究团队采用系统生物学方法，通过整合来自高纤维饮食干预试验和15种疾病的26个病例对照研究的高质量宏基因组拼装数据（HQMAGs），追踪不同菌株在多个研究中的稳定关联性，识别出一组在不同健康状态和环境变化下依然保持稳定关联的核心微生物群。发现这些核心菌群构成了两大功能对立的微生物群，即“竞争性菌群”（Two Competing Guilds, TCGs）：基石功能群和病生功能群。基石功能群富含能够发酵膳食纤维并生成短链脂肪酸（如丁酸）的微生物，有助于维持肠道屏障功能，调节代谢和免疫系统，整体上与健康状态正相关。相较之下，病生功能群富含抗生素抗性基因和毒力因子，可能促进慢性炎症、代谢紊乱，甚至影响癌症和自身免疫疾病的发生发展，两组细菌之间的平衡决定了人体的健康走向。

赵立平研究团队进一步构建了基于该核心菌群特征的机器学习模型，发现该模型能有效区分健康个体和多种疾病患者，并能预测癌症免疫治疗的疗效。为了保证研究的广泛适用性，团队分析了近4000例宏基因组样本，涵盖不同地域、不同种族和不同疾病背景，这其中不仅利用了中国的高纤维饮食干预试验（针对2型糖尿病患者），还包括了涉及心血管疾病（ACVD）、炎症性肠病（IBD）、类风湿关节炎（RA）、结直肠癌（CRC）、帕金森病（PD）等15种疾病的大规模数据集。研究发现，尽管疾病类型不同，核心菌群的竞争模式在所有数据集中都高度一致——基石功能群在健康个体中占优势，而病生功能群在疾病状态下往往增加，这表明核心菌群的相对比例可能成为一种普适的健康评估指标。

这一发现不仅加深了人们对肠道微生物在健康和疾病中的作用的理解，也为未来基于微生物组的诊断、治疗和健康管理提供了新的科学依据，以及为未来个性化医学和疾病筛查提供了新工具。