查便便，验细菌，也有酷炫高科技？

很多时候，人生病去医院做检查，需要查便便。

比如，用显微镜给孩子查寄生虫卵：

比如，通过大便培养来确定致病菌：

比如，通过愈创木脂大便潜血试验（FOBT）、大便免疫化学试验（FIT）等来筛查大肠癌：

这些医院里最广泛使用的常规方法帮助很多病人确认病因，但在肠道菌群研究和新技术革命如火如荼的当下，人们充分认识到全面而准确地检查便便中细菌的重要性，也就充分意识到常规方法的局限性。

比如，每个人肠道里的细菌可能都有几百种，而常规方法只能检查出其中几种；另外，很多对人的健康有重大意义的细菌是厌氧菌（讨厌氧气，有氧气就活不了），常规培养环境一般是有氧的，这些细菌不能被培养出来。

关注热心肠先生的人应该已经知道，可以通过DNA测序了解便便里的细菌。

热心肠先生认为，这即将会被医院广泛使用！

但矫（jiào）情（zhēn）而严谨的科学家觉得，便便里的细菌是可以大概代表肠子里的细菌，但肠道那么长（人大肠就有约1.5米），肠子每一段里有什么？谁是老大（占优势地位）？随时会有什么动态变化？便便没有成型前里面都有什么？这都是需要正视的问题。

拿动物做实验的时候好办，咔咔，杀掉，解剖，切肠子，取样，测序，结果杠杠地完美！

可问题来了，要了解人的情况怎么办？

热心肠先生偷偷告诉你一下，真有科学家利用过人的尸体进行研究。这些人有些是因为交通事故等意外死亡，而有些是犯事被咔咔（不用说在哪个国家了吧？不过现在这样的实验已经没有了）。。。

呃，我不会是知道得太多了吧。

但还是有巨大的问题，用死人做研究，终究不能解决很多问题，科学是为活人服务的！

还好，科学家的思想和方法是活的，各种可以在活人体内取样的方法和工具正在被研发。这其中，我觉得这两种方法很快会有突破：

用肠镜取样：就是从肛（jú）门（huā）伸入到肠道里不同段取样。这个蛮靠谱的，但也有局限性，一是一般要排空肠道，肠子里没有“宿便”（暂且用上这扯淡的词），不太能代表肠道日常的情况；二是有一定的危险性，比如穿孔（就是扎破肠子）。

用肠道机器人取样：这个新奇酷！把小机器人吃下去，它经过你的食道、胃、小肠，然后到达大肠开工，一段段挖！最后和便便一起拉出来，就可以取它挖出来的样本去检测了。这个看起来不错，不过科学家还在努力，让它更小一点更安全一点，要不它容易造成肠梗阻（就是堵住肠道，这个可能要命）。

“呃，热心肠先生，小机器人跟便便一起拉出来，要找到它好恶心啊”

“嫌恶心？有本事你一辈子别生病呗。

你知道每天有多少科学家在跟便便打交道吗？

你知道每天有多少台测序仪在测便便里提出来的DNA吗？

“啊？热心肠先生你别激动嘛，向科学家和你致敬啦！”

哈哈，这还差不多，那就继续向大家介绍一种最新的技术，那就是给肠道里的细菌喂上特殊的食物，让它们发光！只要它们发光，科学家就可以随时掌控它们的动向。

这个新技术，热心肠先生请师弟小黑向大家介绍：

“看见”肠道细菌

by 小黑 PhD Candicate

眼见为实。

可是，对于看不见的肠道细菌来说呢？

2015年8月发表在《自然医学》上的一篇文章里，科学家们在细菌身上巧妙地做了些小小的标记，于是，我们可以“看见”肠道细菌了~

先介绍一下今天的主角：

姓名：脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）

性别：革兰氏阴性

家庭住址：人类的结肠和口腔中

最讨厌的东西：氧气（专性厌氧）

爱吃的食物：N-乙酰半乳糖胺（N-acetyl-galactosamine, GalNAc）

特长：免疫调节

科学家们选定了脆弱拟杆菌君——一种常见的人体内的共生菌——作为研究对象，科学家们在这种细菌的培养环境中加入带有特殊标记的食物——叠氮化物修饰的N-乙酰半乳糖胺，以及带有荧光标记的特殊化学物质。

脆弱拟杆菌“消化”了带标记的食物后，利用食物在自身表面合成了带标记的多聚糖，这些带有叠氮化物标记的多聚糖能够特异性地与带有荧光标记的特殊化学物质结合，于是，脆弱拟杆菌就像穿上了一身带有荧光的衣服，与其他“裸奔”的细菌们区分开来了。

值得一提的是，脆弱拟杆菌其实并不名副其实，科学家们的标记对“脆弱”的它的生长并没有造成影响，它还是那个“顽强”的“脆弱”细菌……

接着，科学家们把带有荧光标记的脆弱拟杆菌腹腔注射至无菌小鼠体内，在长达96个小时的观察中，它们看到了什么？

在显微镜的帮助下，我们“看到”了小鼠体内的脆弱拟杆菌哎~（可惜图分辨率不高，不然可以作桌面……）

认（sang）真（xin）严（bing）谨（kuang）的科学家们还专门观察了小鼠的肠道，可以看到，一开始，脆弱拟杆菌君出现在小肠（就是前面曲曲折折的一坨~）中的比例比较高，之后，它就慢慢地往它的常住地址——结肠（就是那一条长长的直线啦）移动了，到第12小时，几乎所有的脆弱拟杆菌都“回家”了~

觉得只看一种肠道细菌不够过瘾？用同样的方法，科学家同时观察了小鼠体内的3种肠道细菌：除了我们的主角脆弱拟杆菌外，还有卵圆类杆菌（B.ovatus）以及普通类杆菌（B.vulgatus），放张图片让你们感受一下，这是小鼠的回肠（小肠分为十二指肠、空肠、回肠三部分）中的场景：

那么，能“看到”肠道细菌，对我们有什么好处呢？

如果你想关注你的肠道菌群实时动态变化情况？也许今天介绍的这篇文章在未来能够满足你。

如果你是一个研究肠道菌群的科学家，你又不想成天和便便打交道？也许今天介绍的这项技术在未来能够拯救你。

如果你是个密集恐惧症患者，也许上面这张图能治好你？

参考文献

Geva-Zatorsky, Naama, et al. "In vivo imaging and tracking of host-microbiota interactions via metabolic labeling of gutanaerobic bacteria." Nature medicine (2015).

（热心肠先生原创文章！授权转发请邮件联系：lanch@biomed.tsinghua.edu.cn）

发表于 2015-09-06 00:00
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