微生態(tài)醫(yī)學作為臨床醫(yī)學學科的研究
科學家在19世紀末之前就已經開始研究人體微生態(tài),但在之后的半個世紀進展緩慢,對醫(yī)學的發(fā)展影響很小。20世紀40年代,第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)加速了抗生素的規(guī)模化生產和全球應用,但是抗生素的廣泛應用在挽救大量生命的同時,也破壞了人類微生態(tài)。同時,現(xiàn)代城市化生活方式和飲食結構等的巨大影響,加劇了對人類微生態(tài)的破壞0年代以來的研究逐步顯示,從感染、炎癥、營養(yǎng)不良到腫瘤等疾病,都與人體微生態(tài)有重要關系,這為認識醫(yī)學和生命科學增加了一個全新維度。通過靶向人體微生態(tài)診療疾病,已經誕生了一系列突破性技術,特別是在微生物組學測序技術、多組學整合挖掘技術、糞菌移植(fecalmicrobiotatransplantation)方法學發(fā)展等方面所取得的關鍵性進步,正在改變臨床實踐。
然而,新興的微生態(tài)技術實際惠及的人群數(shù)量與理論上應獲益人群數(shù)量相距甚遠。如果僅僅按照當前的形式去利用、推廣和發(fā)展這些微生態(tài)技術,整個領域則面臨瓶頸制約問題。技術思維、技術相關的功利性行為,以及商業(yè)活動驅使的一些狹隘行為產生高昂的費用會引起醫(yī)療不公平,技術的過度使用會導致技術倫理和技術道德問題,這些都可能反過來為領域發(fā)展制造陷阱。解決這些瓶頸問題和回避這些可能的陷阱,離不開高于技術存在的科學框架,答案就是發(fā)展微生態(tài)醫(yī)學學科。本文旨在提出并探討微生態(tài)醫(yī)學的學科概念和維度,希望以醫(yī)學的本質,構建新的臨床醫(yī)學學科,發(fā)展其理論、醫(yī)療技術和醫(yī)學教育等。
一、微生態(tài)學及其技術對醫(yī)學發(fā)展的意義
?。ㄒ唬┤祟惷媾R的微生態(tài)破壞
在最近一百年內,抗生素等藥物的全球使用、西式飲食的流行、生活方式的巨變、工業(yè)化的發(fā)展等,持續(xù)破壞了環(huán)境微生態(tài)和人類微生態(tài)。隨著微生物組學測序技術、多組學整合挖掘技術的發(fā)展,微生物與宿主等的復雜相互作用逐步得到認識,“整合人類微生物組計劃”近十年在美國實施,類似的大科學計劃相繼在歐洲、中國等地區(qū)和國家也以不同的名稱或形式運行,但是其研究目的和研究內容都相似。
在人類已經意識到微生態(tài)對人體健康的作用需要認知突破的時候,就至少觸及到以下與人體健康相關的科學問題:微生物與微生物之間如何共生,微生態(tài)如何影響人體健康,各種藥物(含化學藥、生物制劑、中草藥等)和飲食如何影響人體微生態(tài),該如何利用人體微生態(tài)治療個體疾病和促進人類健康。
?。ǘ┪⑸鷳B(tài)技術面臨的醫(yī)學問題
人類已經認識到人體微生態(tài)破壞的危害性與微生態(tài)重建的重要性。然而,微生態(tài)技術的先進性與其應有的臨床廣泛應用之間還存在突出的矛盾。解決這些矛盾,首先需要認識到傳統(tǒng)的臨床醫(yī)學學科的局限性,然后定義一個新的學科框架。
1.微生態(tài)重建是變革性醫(yī)學技術
從利用微生物治療疾病的療效看,益生菌和糞菌移植處在兩個“極端”。糞菌移植從極端的角度證明了微生態(tài)對人體疾病和健康的重要性。在益生菌和糞菌移植兩個“端點”之間,利用微生物實現(xiàn)微生態(tài)重建的技術主要包括三個層次:益生菌、選擇性菌群移植(***ivemicrobiotatransplantation)和洗滌菌群移植(washedmicrobiotatransplanta-tion)?!凹S菌移植”一詞于2011年被正式定義,以其發(fā)展到2022年的十年歷程來看,pubmed收錄的糞菌移植相關論文數(shù)量總計已超過5000篇。2022年一項分析全球糞菌移植臨床報道的研究發(fā)現(xiàn),糞菌移植在過去十年內治療的疾病涉及85種,涉及免疫系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、神經系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等領域。這些急劇增多的臨床證據(jù),必然突破經典的消化系統(tǒng)疾病的邊界,比分析微生物組學與疾病之間的相關關系更有說服力,凸顯靶向人體微生態(tài)為基礎的技術具有變革性地位。這些與微生態(tài)失衡有關,并能通過微生態(tài)重建得以治療的疾病或者其亞類,可統(tǒng)稱為微生態(tài)失衡相關性疾病(或稱為菌群失調相關性疾?。?。
2.醫(yī)學??萍毞峙c微生態(tài)的整體性相悖
已有文獻證據(jù)和技術進步還不足以影響那些分布在眾多傳統(tǒng)學科范圍內的醫(yī)生做出治療決策。這不是技術的安全性問題沒有解決,也不是所謂的技術沒有標準化,而是顛覆了醫(yī)生原來的知識結構,需要從醫(yī)學學科教育的構架上去找解決方案。當前的臨床醫(yī)學學科,主要基于器官、治療技術等特點,不斷細分形成新的亞??疲藶槎x新的細分專業(yè)的邊界,并在臨床實踐中形成各自的陣營,臨床醫(yī)學從“整體”到“細分”帶給臨床實踐的問題已經越來越突出。比如,新型冠狀病毒感染全世界大流行,導致或加重人體全身多系統(tǒng)疾病,并引起大量人群發(fā)展成為急危重癥,這些患者大量分布在醫(yī)院各傳統(tǒng)??频牟^(qū),而各??漆t(yī)生表現(xiàn)出的綜合能力參差不齊。醫(yī)學的整體性被人為分散,逐漸遠離“以人為本”的核心醫(yī)學價值,這和微生態(tài)—宿主互相作用的整體性相反。目前,開展微生態(tài)診療技術的醫(yī)療專家主要分布在胃腸病學學科,少數(shù)在內分泌與代謝病學、外科學、腫瘤學等學科,這也導致不同醫(yī)療團隊之間,技術背景差別大,對內鏡、介入等技術的可及性差別也大。
3.微生態(tài)技術實踐滯后突出
具有兩千年醫(yī)學史的糞菌移植,近年來一直被希冀進入醫(yī)學主流,但是從過去的十年歷程看,離實現(xiàn)這一目標相距甚遠。醫(yī)學科學研究特別強調創(chuàng)新,糞菌移植已經發(fā)展出洗滌菌群移植和孢子群治療兩個方向,但是醫(yī)學實踐的改變速度卻很慢。從糞菌移植的新技術出現(xiàn)到進入指南,再到大范圍改變醫(yī)學實踐,按照現(xiàn)在的臨床醫(yī)學學科框架,可能再過十年,普及程度也難有巨大的量變。即使微生態(tài)技術的基本理論和基本技能已經成為醫(yī)學生在校教育和畢業(yè)后教育的訓練內容,但該如何去培養(yǎng)這些醫(yī)療專業(yè)技術人才,如何篩選應該治療但又具有不同基礎疾病的人群,如何基于微生態(tài)開展疾病預防,都是需要解決的關鍵問題。換言之,微生態(tài)技術作為變革性醫(yī)學技術,如果長時間與大眾服務相距甚遠,那么這只是小眾醫(yī)療技術和研究人群的工作,并且僅僅惠及小眾患者群體。因此,微生態(tài)技術實踐滯后的問題應該盡早得到解決。
4.臨床醫(yī)學需要新的學科歸類
目前,在國內外少數(shù)醫(yī)院已經出現(xiàn)超越傳統(tǒng)臨床專科邊界的新臨床科室:一個專業(yè)團隊集中治療疾病,包括腸道細菌感染、克羅恩病、潰瘍性結腸炎、嚴重營養(yǎng)不良、復雜腸瘺、便秘、放射性損傷、免疫檢查點抑制劑相關性腸炎、造血干細胞移植后移植物抗宿主病、iga腎病、難治性尿路感染、帕金森病、童年孤獨癥、抽動穢語綜合征、抑郁癥、類風濕關節(jié)炎、過敏性鼻炎、過敏性皮炎等。筆者所在的臨床醫(yī)學團隊,就是在多年發(fā)展過程中從診療消化道疾病逐漸形成了一個超越傳統(tǒng)消化內科的新學科集體,并涉及新生兒到成人的全生命周期。這些形態(tài)的存在是臨床療效決定的,順應廣大病患診療的需求。需要強調的是,有效治愈或控制這些疾病,主要是洗滌菌群移植為主的綜合治療,而且在整個人群中,抗菌藥物的使用率非常低。然而,在現(xiàn)有的臨床醫(yī)學學科分級分類系統(tǒng)中,不同的學科之間因為已經具有突出的邊界,沒有一個學科設置可以用來覆蓋微生態(tài)技術發(fā)展面臨的醫(yī)學問題,諸如課程設置、研究生招生、專科人才培養(yǎng)、學科設置歸屬等。解決這些臨床實踐面臨的醫(yī)學發(fā)展問題,迫切需要從學科層面去整序和歸類,產生一個新的臨床醫(yī)學學科。這個新學科應遵循人體微生態(tài)與疾病的本質,應具有在臨床醫(yī)學實踐過程中整合不同學科的能力。
(三)微生態(tài)、微生態(tài)技術的學術范疇
人體微生物群系被認為是一個器官,或者是人體發(fā)育環(huán)境的內在特征,或者是被納入人體作為超有機體的整體生態(tài),這些認識都曾經是科學爭論的焦點。從微生物層面,鄧子新教授提出microbiota應表述為微生物群系,狹義上可表述為“菌群”;從超有機體的整體整合角度,在用于表達微生物群系及其所處的生態(tài)位或生態(tài)環(huán)境時,microbiota應理解為微生態(tài)。
microbiome(微生物組)雖然有多義性,但其本質上是在基因組時代為生態(tài)學提供分子研究的含義覆蓋,類似的“-ome”名詞還有virome、genome、transcriptome、proteome等。生態(tài)學可以分為宏觀生態(tài)學(macro-ecology)和微觀生態(tài)學(micro-ecology),后者常被稱為微生態(tài)學,是研究微生物與其宿主(包括植物、動物和人)互相作用的機制和規(guī)律,屬于生態(tài)學(ecology)范疇。最近二十年微生態(tài)研究飛速發(fā)展,在母語是英語的國家,生物醫(yī)學領域主要用microbiota或microbiome表述微生態(tài)的研究。微生態(tài)技術有很多,包含用于研究微生物、微生物群系的所有技術,如微生物的分離、培養(yǎng)、測序、數(shù)據(jù)挖掘、制藥、治療等方面的技術,在微生物學、免疫學、動物學、環(huán)境科學、藥學、臨床醫(yī)學等學科領域廣泛使用。微生態(tài)學及其技術在臨床醫(yī)學的應用,屬于直接用于臨床醫(yī)學實踐、研究、教育和培訓的范疇。
二、微生態(tài)醫(yī)學的產生、定義與發(fā)展
?。ㄒ唬┬纬尚碌呐R床醫(yī)學學科的條件
全世界對微生態(tài)的研究和認識,逐漸形成以下四個方面的有利條件,支撐一個新的臨床醫(yī)學學科誕生。
1.一系列特定的概念
宏基因組、病毒組、噬菌體群、代謝組等概念已經廣泛用于生命科學研究,支持微生態(tài)學概念的形成和發(fā)展。李蘭娟教授等建議并獲準將國家統(tǒng)編醫(yī)學教材《醫(yī)學微生物學》更名為《醫(yī)學微生物與微生態(tài)學》,為支持微生態(tài)技術用于臨床醫(yī)學奠定了概念基礎。
2.一個服務于臨床的概念關系網
多種概念已形成,并在相互之間形成關系網,使得基于微生態(tài)的預防、診斷和治療的需求可以被理解,形成特定的邏輯結構,如從人類微生物組計劃發(fā)展到整合人類微生物組計劃,還有菌群—腸—腦軸、菌群—腸—肝軸、菌群—腸—肺軸、菌群—神經叢等。
3.臨床驗證概念
以微生態(tài)為基礎的知識和概念陳述能夠被臨床實踐驗證,如延續(xù)千年的糞菌移植、人類疾病譜在最近幾十年的巨大變化、后抗生素時代的健康問題、微生態(tài)失衡相關性疾病等。大量的臨床經驗能夠通過技術和長期實踐驗證,最終體現(xiàn)為概念體系所依賴的關系網深刻影響疾病預防、診斷和治療的決策。
4.特定技術推動臨床醫(yī)學發(fā)展
已發(fā)展特定的技術用以解釋、教學和臨床應用,推動臨床醫(yī)學的進步,如洗滌菌群移植、經內鏡腸道植管重復移植菌群、孢子群制藥技術、噬菌體群或噬菌體組合治療技術、特定膳食纖維治療等。
?。ǘ┪⑸鷳B(tài)醫(yī)學的定義
經過長期孕育和發(fā)展,一系列特定的概念形成一個服務于臨床的概念關系網,臨床驗證微生態(tài)概念的價值,特定微生態(tài)技術推動醫(yī)學發(fā)展,最終促成新的臨床醫(yī)學學科萌芽。因此,筆者在這個合適的時機提出“微生態(tài)醫(yī)學”作為一門新的學科概念。微生態(tài)醫(yī)學的定義是,研究微生物群系與人體相互作用的基礎理論和診療技術,進行疾病的診斷、治療和預防,開展臨床醫(yī)學教育,屬于臨床醫(yī)學的分支學科。
?。ㄈ┪⑸鷳B(tài)醫(yī)學和醫(yī)學微生態(tài)學的區(qū)別
微生態(tài)醫(yī)學和醫(yī)學微生態(tài)學不同。微生態(tài)醫(yī)學屬于臨床醫(yī)學的范疇,核心任務是診療有效。醫(yī)學微生態(tài)學屬于基礎醫(yī)學的范疇,核心任務是醫(yī)學有理。由于定義微生態(tài)醫(yī)學的起點是中文,用其他語言翻譯微生態(tài)醫(yī)學時,可用不同的詞表述這一含義,比如,微生態(tài)醫(yī)學可譯為英語microbi-otamedicine。
(四)微生態(tài)醫(yī)學學科的發(fā)展方向
微生態(tài)醫(yī)學是一門全新的臨床醫(yī)學學科,涉及健康人群、患者人群、多學科、多技術等。學科發(fā)展主要涉及學科設置的實施方式、學科建設的目的、學科發(fā)展的方向與任務。
1.學科設置與目的
臨床醫(yī)學學科發(fā)展應以需求為導向,微生態(tài)醫(yī)學適合首先在有條件的大學教學醫(yī)院自主設置,為臨床醫(yī)學下屬的二級學科,鼓勵有興趣、情懷和專業(yè)技能的多學科人才形成新的學科團隊,開展針對微生態(tài)醫(yī)學的引領性研究、學科框架實踐、專業(yè)教育教學、指南制定、確立國家技術標準、復合型人才培養(yǎng)、科學普及等。所以,微生態(tài)醫(yī)學的重要目的之一是培養(yǎng)人體微生態(tài)相關疾病的預防、診斷和治療的專業(yè)型和研究型醫(yī)學人才。微生態(tài)醫(yī)學最初的專業(yè)人才主要來自胃腸病學、內分泌與代謝病學、外科學、腫瘤學等臨床醫(yī)學學科。全球大學醫(yī)學教育階段中開展的跨專業(yè)教育正在積極推行,目前主要在醫(yī)學教育發(fā)展水平較高的國家進行,微生態(tài)醫(yī)學的教育過程將成為跨專業(yè)整合教育的重要抓手。所以,相比傳統(tǒng)的臨床學科,微生態(tài)醫(yī)學領域的專業(yè)人才需要更寬闊的眼界,掌握更多的技能,更善于處理復雜危重疾病。微生態(tài)醫(yī)學專業(yè)教育將為醫(yī)學課程體系設計和教學方法創(chuàng)新注入活力,為適應整合醫(yī)學模式發(fā)展而深化教學改革的內涵。
2.學科方向與任務
微生態(tài)醫(yī)學的下級學科方向,包含基礎微生態(tài)技術、臨床微生態(tài)治療技術、微生態(tài)醫(yī)學技術管理等。其中,基礎微生態(tài)技術的主要任務是圍繞臨床需求開展微生態(tài)實驗室技術服務、研究和教育,如供體招募、菌群制備、成分分析、技術質控、安全性評價、微生態(tài)診斷、工程技術、微生態(tài)失衡相關性疾病的病理生理機制等研究。臨床微生態(tài)治療技術的主要任務是直接面向患者開展微生態(tài)治療服務、研究和教育,如決策腸道菌群移植的層次、以微生態(tài)診療為目的的內鏡介入、微生物群系成分治療等。微生態(tài)醫(yī)學技術管理的主要任務是開展微生態(tài)診療技術衛(wèi)生保健政策、人才培養(yǎng)、成本績效等服務、研究和教育?!?/span>
三、微生態(tài)醫(yī)學的維度
(一)微生態(tài)醫(yī)學的交叉學科屬性
微生態(tài)醫(yī)學具體的研究和臨床實踐,包含研究微生態(tài)診斷技術、洗滌菌群移植、選擇性菌群移植、噬菌體治療、微生態(tài)診療介入技術、人體腸道菌群存儲、全身多系統(tǒng)疾病診療基礎、全生命周期營養(yǎng)、抗菌藥物應用決策、微生態(tài)—免疫、微生態(tài)—腫瘤、醫(yī)療保健政策、微生態(tài)醫(yī)學教育等。生物信息學專家希望將微生物群系基因測序數(shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)挖掘技術轉化為醫(yī)學報告,用此認識微生態(tài)行為,雖然這些數(shù)據(jù)報告在現(xiàn)階段還不具有突出的臨床指導價值,但是這個交叉學科領域已經展示了強大的魅力。微生態(tài)醫(yī)學因為具有突出的交叉學科屬性,在未來很長一段時間將繼續(xù)保持引領醫(yī)學發(fā)展的地位。微生態(tài)醫(yī)學是醫(yī)學在新一輪科技革命和產業(yè)變革過程中的一種新的表現(xiàn)形式(或被稱為“新醫(yī)科”),是高等醫(yī)學教育主動適應人類社會從工業(yè)文明逐步進入信息文明社會對人才需求的轉變。
(二)微生態(tài)醫(yī)學的分類定位
理解微生態(tài)醫(yī)學在臨床醫(yī)學學科框架內的分類定位和運行機制,可參考輸血醫(yī)學(transfusionmedicine)的發(fā)展歷史。微生態(tài)治療的核心技術是糞菌移植。糞菌移植和輸血的物質來源分別是健康供體的腸管和血管,都是在實驗室去除有害成分,最終使用經過分離、洗滌的成分來治療疾病。輸血經歷了漫長、曲折的探索,以消毒方法的發(fā)明、輸注方法的發(fā)展、抗凝劑的應用、血型的發(fā)現(xiàn)、血庫的建立、成分輸血的發(fā)展等為基礎,后來才從醫(yī)療技術逐漸發(fā)展成為輸血醫(yī)學。2016年中國國家標準化管理委員會批準了gb/t13745—2009《學科分類與代碼》國家標準第2號修改單,首次將輸血醫(yī)學正式作為獨立的二級學科納入臨床醫(yī)學。輸血醫(yī)學下設基礎輸血學、獻血服務學、輸血技術學、臨床輸血學、輸血管理學和輸血醫(yī)學其他學科等六個三級學科。在輸血醫(yī)學領域,輸血技術由國家按照特殊醫(yī)療技術管理,同時,該領域也研發(fā)白蛋白、注射用免疫球蛋白、凝血因子等藥品。2022年,中國國家標準化管理委員發(fā)布的gb/t41910—2022《洗滌糞菌質量控制和糞菌樣本分級》,是糞菌移植領域的第一項國家技術標準,這為微生態(tài)醫(yī)學的發(fā)展奠定了技術基礎。
四、微生態(tài)醫(yī)學的發(fā)展路徑
技術不等于科學,微生物組學技術的發(fā)展也不等于微生態(tài)醫(yī)學的發(fā)展,研究者需要對發(fā)展技術懷有更多的隱憂。微生態(tài)診療技術和其他領域的技術一樣,容易表現(xiàn)為技術異化,即在技術發(fā)展過程中出現(xiàn)的扭曲、背離、無序狀態(tài),反過來會成為影響醫(yī)學進步的消極力量。一方面,技術的發(fā)展面臨復雜的自由化市場競爭,因為技術的逐利性和利益保護立場,最好的技術未必有機會衍生出最好的產品、服務最多的人群。比如,非法應用微生態(tài)診療技術會導致技術的破壞性發(fā)展,非法牟利會招致政府的政策性打壓。另一方面,技術的發(fā)展從熱點到廣泛應用的過程,可能會因為相關的理論研究不足、迭代技術開發(fā)不足、政策管理滯后等,缺乏學科的背景去支撐和緩沖,導致原本對臨床重要的技術從一個極端走向另一個極端,與臨床對技術的需求相悖。
微生態(tài)醫(yī)學的內在本質決定其廣泛的學科交叉特點,發(fā)展微生態(tài)學科是對發(fā)展層出不窮的新技術的戰(zhàn)略性投入,并形成技術生態(tài)。因為探索欲的天性,更多醫(yī)生和基礎科學家加入微生態(tài)醫(yī)學領域,將為學科貢獻豐富多彩的發(fā)明、發(fā)現(xiàn),促進技術與醫(yī)學的發(fā)展。
因此,關注微生態(tài)醫(yī)學作為一個臨床醫(yī)學學科的可持續(xù)發(fā)展,遠比關注微生態(tài)診療技術本身更具有實力去影響政府提供更多支持,激活社會資金多元化投入該領域,形成巨大的基礎人群、多層次的知識創(chuàng)造和多方面的媒體傳播,從而形成更為穩(wěn)固的學科生態(tài)。發(fā)展微生態(tài)醫(yī)學的路徑是形成可持續(xù)發(fā)展的學科生態(tài)的過程,可從人類微生態(tài)整體性的本質獲得啟示,亦即樊代明院士所提出的整合醫(yī)學發(fā)展路徑離不開教育教學、學術組織、專業(yè)期刊等對微生態(tài)醫(yī)學發(fā)展的貢獻和持續(xù)承載。我國已有《中國微生態(tài)學雜志》《medicineinmicroecology》《imeta》《mlife》等微生態(tài)領域專刊,還有《chinesemedicaljournal》等綜合性醫(yī)學期刊長期設立臨床微生態(tài)專欄,這都是微生態(tài)醫(yī)學可持續(xù)發(fā)展的推動力。成立各級、各類和各種規(guī)模的微生態(tài)醫(yī)學學會、協(xié)會、合作組等學術團體,對于推動微生態(tài)醫(yī)學發(fā)展也極為重要。
現(xiàn)代醫(yī)學的發(fā)展過程是解決醫(yī)學“是什么”“為什么”以及“怎么辦”的持續(xù)過程。微生態(tài)醫(yī)學是將微生態(tài)學和醫(yī)學的理論與技術用于疾病的診斷、治療和預防,并以整體、整合的思維去認識和發(fā)展。微生態(tài)醫(yī)學的探索涉及人體微生態(tài)與疾病的科學問題,也持續(xù)需要技術層面的造物和造術,更重要的是解決這些技術與技術之間的關系。本文初探微生態(tài)醫(yī)學作為新的臨床醫(yī)學學科的可能性,希望能夠在發(fā)展過程中遵循醫(yī)學本質,不斷完善其上下位置關系構架,不斷發(fā)展其理論、技術和教育。國家和大學從學科布局的戰(zhàn)略高度去建設微生態(tài)醫(yī)學,可望為引領現(xiàn)代醫(yī)學的發(fā)展夯實根基。


