來歷： Nature天然科研

每個人的皮膚都有一個一起的微生物群——既或許協助抵擋感染，也或許讓皮膚更軟弱。

2012年12月，Jack Gilbert和他的團隊拿著棉簽抵達美國芝加哥一所十層高的新醫院，此刻間隔該醫院開業還有兩個月。

他們在10間看起來空無一物的病房和2個護理站內的床欄、地板和其他外表收集樣本，檢測那些現已提前入駐的微生物。醫院開業后，研討小組又屢次回來，從患者的手部、腋下和其他身體部位進行采樣，頻率為每天一次。

Jack Gilbert研討微生物在皮膚和環境之間的移動。

經過整整一年的采樣作業后，芝加哥大學的微生物學家Gilbert取得了滿足充沛的信息，對醫院環境中微生物如安在環境和人體皮膚之間移動有了必定的概念。

患者一走進醫院，寄生在他們皮膚上的微生物便開端“強占”醫院的各種外表，這些微生物包含葡萄球菌屬和鏈球菌屬的細菌。但這都在Gilbert的意料之內，究竟人體外表均勻每小時會掉落大約3700萬個細菌和700萬個真菌。

更有意思的是，這些微生物群落會跟著患者的往來不斷而發生改動。每個人的皮膚都帶著一種一起的微生物組合，也被稱為微生物群，而這些微生物群的基因組被統稱為微生物組。

從住院的第一天開端，患者就會感染上前一位患者留下的各種微生物。但很快，患者自己的微生物就會處處都是。Gilbert說：“前一位患者的微生物組標記在24小時內就會在病房里消失殆盡，也會重新患者的皮膚上完全消失。”

這些研討發現有助于進一步了解細菌、真菌和病毒群落如安在皮膚上構成，以及它們對健康的潛在影響，特別是在醫院中，由于醫院的耐藥菌正成為日益嚴峻的問題。

曩昔十年中，研討人員對皮膚上成長的微生物類型進行了表征，并調查了這些微生物怎么從生命前期就在人體定殖。

研討人員將特定微生物物種與感染以及濕疹和尋常痤瘡等皮膚病聯絡起來，但這種聯絡或許不僅是簡略的相關，由于皮膚上的定殖微生物或許一起具有導致皮膚呈現問題和避免皮膚呈現問題的功用。

這些令人興奮的發現讓人想到了一種新一代療法——經過調整皮膚微生物群來改進健康。

盡管研討并未給出決定性依據，但許多老牌化妝品公司和新秀正紛繁招募科學參謀，研制具有攝生美容成效的微生物特異性產品。

可是，許多皮膚研討人員提出應對此持謹慎態度。美國國立人類基因組研討所的遺傳學家Julie Segre說：“我以為長時刻來看是有潛力的。”可是，“咱們還在起步階段。” 

微生物觸摸

皮膚外表掩蓋了很多的微生物。但Segre表明，對皮膚微生物群的研討顯著落后于對腸道菌群的研討。其間有一部分是前史原因，一開端對微生物群的研討首要重視的是腸道，由于腸道是人體微生物群落的最大旅居地，對營養、消化和免疫功用都具有潛在影響。

皮膚不僅是人體抵擋病原體的第一道防地，仍是通往免疫體系的重要通道。對皮膚微生物群的研討正在迎頭趕上。迄今為止，大多數研討首要重視的是皮膚上存在哪些微生物品種，以及這些微生物群落的構成進程。

經過下一代基因組測序技能，科學家現已發現了在皮膚表皮寄生的數百種微生物以及它們所屬的幾個首要屬類。科學家還在皮膚的真皮層中發現了微生物，這一發現對長時刻以來以為真皮層無菌且不受細菌感染的理論提出了應戰。

在人類皮膚中發現了金黃色葡萄球菌Staphylococcus aureus（圖中赤色和黃色）。

不同人體部位的微生物群落構成也存在差異。研討人員經過pH值、水分含量和溫度這些要素界說了四大根本環境。丙酸桿菌屬（Propionibacterium）占有了較為油膩的區域，如前額。

而在肘部褶皺等水分含量高的區域，丙酸桿菌屬相對較少，而以葡萄球菌屬（Staphylococcus）一類的微生物居多。葡萄球菌屬還占據了人類足部。

人體上下簡直布滿了真菌（以馬拉色菌屬（Malassezia）為主），但在臉部和背部這些油膩區域最為常見。毛囊的營養足夠，特別合適真菌和細菌的成長。

盡管這些區域性改動不會因人而異，但Gilbert經過其醫院調查供認，每個人皮膚上的微生物群都很一起，經過任何皮膚部位的拭子采樣就能進行辨認。

和腸道菌群相同，皮膚微生物群的構成不會隨時刻推移而發生改動。就皮膚而言，這或許是由于皮屑掉落后，真皮層的微生物能起到彌補外表微生物群的效果。

在兩年左右的時刻里，Segre及搭檔對12個人的17處身體皮膚的微生物群進行了重復采樣。研討發現，皮膚上充滿了各種暫居微生物，以足部尤甚。但首要類型簡直很少改動。

美國杰克遜試驗室的微生物遺傳學家Julia Oh與Segre一起參加了這項研討，她說：“盡管皮膚是人體露出面積最大的器官，會不斷觸摸液體、乳霜、物體、不同的人和環境，但它一向較為安穩。”

微生物群的這種安穩性關于藥物發現具有重要意義。Oh曾與協作者將小鼠浸在“很多人類皮膚微生物”中，每周3次，總共30周，成果發現這些微生物很少定殖在小鼠皮膚上。但只需小鼠的皮膚呈現創傷，人類皮膚微生物就會很快侵入。

這些成果沒有宣布，并且Oh也供認，在小鼠之間或人與人之間，這種微生物搬運的狀況或許稍有不同。Oh表明，假如只要劃破表皮層才干改動皮膚的微生物群，往后的療法或許需求損壞皮膚才干發生效果。

一個人開端的幾個月或幾年似乎是對皮膚微生物群至關重要的一個時點。

在研討皮膚微生物群與免疫體系相互效果的第一批研討中，加州大學舊金山分校的皮膚科醫師Tiffany Scharschmidt發現，假如在小鼠出世后不久，就讓人體常見的皮膚細菌表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis） ， 定殖在小鼠皮膚上，那么小鼠成年后就會具有抵擋表葡菌侵入的才干。

即便將表葡菌栽培在小鼠皮膚創口上也不會引起免疫體系呼應。盡管表葡菌并非肯定致病菌，但有時或許會導致感染。

Scharschmidt表明，倘若小鼠在成年后才初次觸摸到表葡菌，它們的免疫體系會當即發動炎癥呼應，而這會阻止創傷愈合。這說明讓小鼠在生命前期階段露出在往后一向會遇到的微生物中是有利的。

關于人類而言，生命開端幾年也或許是黃金干涉期，可以經過在皮膚上栽培重要微生物，或營建一個合適有利微生物群成長的環境進行干涉。Scharschmidt說：“這說明存在一個與皮膚細菌樹立健康聯絡的時機窗口。”在這個關鍵時期，“咱們不應該約束身體與健康微生物的觸摸。”

濕疹微生物

2009年，研討人員開端解密皮膚微生物群的生態學。加州大學圣迭戈分校的免疫學家、皮膚科醫師Richard Gallo及其團隊宣布了一項標志性研討，指出了潛在的皮膚炎癥療法。他們發現，表葡菌在人類皮膚體外細胞試驗和小鼠皮膚中都會發生一種按捺炎癥的物質。

從那以后，Gallo的團隊現已發現了至少14種能發生抗菌化合物的表葡菌菌株，抗菌化合物能殺死引發炎癥的微生物。部分抗菌化合物還能按捺金黃色葡萄球菌的成長，金葡菌是一類能導致嚴峻感染的葡萄球菌。某些特定的金葡菌菌株，如耐甲氧西林金葡菌現已能耐受多種抗生素。

發現葡萄球菌屬的菌種具有防護性效果，關于特應性皮炎（最常見的濕疹類型）的醫治，乃至防備具有重要意義。

特應性皮炎困擾著全美逾1800萬人以及工業化國家30%的兒童，會形成瘙癢和紅斑，影響日子質量，添加感染危險。濕疹還被以為含有細菌成分：呈現紅斑區域的金葡菌數量會添加，而皮膚微生物群的全體多樣性則會下降。患有較嚴峻的濕疹的人，其皮膚上的金葡菌數量的增加幅度更大。

毛囊中的細菌（粉色）和酵母（青色）

在某種程度上，金葡菌數量增加或許是加重濕疹發生的原因之一。

2017年，Segre與美國國立癌癥研討所的Heidi Kong以及他們的搭檔從18名濕疹和非濕疹兒童的皮膚上別離出了金葡菌。研討團隊讓這兩組金葡菌定殖在健康小鼠的身上。成果顯現，栽培了來自濕疹兒童的金葡菌的小鼠，會呈現相似濕疹的炎癥以及皮膚增厚的現象。

假如金葡菌可以導致濕疹發生，那么抗擊金葡菌或有助于醫治濕疹。Gallo研制了一種乳霜，其間包含在人體皮膚上發現的葡萄球菌菌株，這些菌株經過發生抗菌化合物到達按捺金葡菌的效果。

Gallo招募了11名濕疹患者打開隨機雙盲試驗。一切被試在承受Gallo的干涉前都缺少按捺金葡菌的才干，而涂改了一次乳霜后，一切被試皮膚上的金葡菌數量都削減了90%以上。Gallo說：“效果驚人，人體皮膚微生物移植發生醫治效果在前史上尚屬初次。”

Gallo表明，最新成果顯現，每天涂2次，接連涂一周就能讓金葡菌數量削減99%以上 ，癥狀緩解20-30%。Gallo聯合興辦的MatriSys Bioscience公司計劃在2-3年內將這款乳霜推向市場。

此類療法有望處理的不僅僅是皮膚病的問題。濕疹常常隨同哮喘和過敏，而哮喘和過敏曾被看作是整個免疫體系功用紊亂的標志。現在，一些研討人員置疑以掉落皮屑為食的微生物會加重這些過敏反響——掉落的皮屑是屋塵的首要成分。

假如這一假定是真的，或許就能經過改動皮膚微生物群，到達緩解濕疹的效果，一起讓吸入落屑不會簡單引發免疫體系反響。Segre還表明，或許還能猜測哪種療法最有用，以及濕疹行將發生的時刻。

新加坡美容護理戰略中心（Beauty Care Strategics）的藥理學家兼董事長Thomas Dawson曾用15年的時刻研討怎么運用皮膚微生物組開發去頭屑產品。一條頭緒來自特定階段的皮膚上會定殖的特定真菌——由17個菌種組成的馬拉色菌屬。

馬拉色菌屬在皮膚油脂豐厚的嬰兒期到達頂峰，其次是皮膚開端出油，濕疹較少見的青春期。

另一條頭緒來自新加坡、我國和美國研討者在2016年展開的一項研討，研討發現在濕疹發生期間，馬拉色菌屬群落會跟著金葡菌數量上升而下降。2018年，Dawson及搭檔找到了發生這種聯絡的一種潛在機制，某些類型的馬拉色菌會排泄消化金葡菌生物膜的酶。

盡管如此，馬拉色菌屬關于促進皮膚健康的效果還遠不能斷定，但有依據顯現，真菌還會導致其他皮膚問題。厘清詳細的效果機制有助于研制菌株特異性抗真菌療法，或研制一種涂改后能改造真菌平衡然后完成健康增效的益生菌（活的微生物）。

Dawson還擔任新加坡皮膚研討學會會長，他說皮膚真菌具有維護效果的“假定從未得到證明”，“但工作現已有端倪了”。

祛痘大戰

怎么霸占濕疹是皮膚微生物群研討的一個重要方針，但對皮膚微生物的深化了解還有助于處理痤瘡等皮膚問題。

幾十年來，科學家已知痤瘡丙酸桿菌（Cutibacterium acnes，曾經稱為Propionibacterium acnes）會成長在有痤瘡的皮膚上，而高達85%的青少年都受痤瘡困擾。抵擋痤瘡丙酸桿菌的抗生素也一向是醫治皮膚疾病的有用辦法。

加州大學洛杉磯分校的生物信息學家Huiying Li表明，企圖在痤瘡和皮膚微生物群之間尋覓聯絡的開端測驗都不盡善盡美。她曾運用下一代測序技能比照健康皮膚與易生痤瘡皮膚之間的微生物構成，發現兩種皮膚都含有很多痤瘡丙酸桿菌，這說明微生物群與痤瘡之間或許并無聯絡。

可是，Li在集體層面上發現了健康皮膚和痤瘡皮膚的菌株構成差異。迄今為止，她的團隊現已對120多種已知的痤瘡丙酸桿菌菌株中的70種進行了測序，從中發現了對痤瘡丙酸桿菌的毒性具有關鍵效果的基因，并對某些菌株與痤瘡有關的說法做出了或許的解說。她表明，此類菌株會發生更很多的卟啉，而卟啉能在皮膚細胞中引發炎癥。

Li猜測，跟著藥物療法的開展，往后能通曩昔除痤瘡丙酸桿菌的劇毒菌株或靶向卟啉的辦法醫治痤瘡。一些公司現已在出售宣稱經過殺死痤瘡丙酸桿菌、康復皮膚微生物群平衡來祛痘的產品，不過這類辦法仍缺少支撐依據。

此外，研討人員還寄希望于皮膚微生物群療法來抵擋一種或許喪命的疾病：皮膚癌。上一年早些時候，Gallo及搭檔陳述稱，特定表葡菌菌株會排泄一種名為6-N-羥基氨基嘌呤（6-HAP） 的分子，這種分子在小鼠體內具有抗腫瘤特性。打針6-HAP能減慢小鼠體內侵襲性黑色素瘤的成長。將能發生6-HAP的金葡菌栽培在小鼠皮膚外表，能削減紫外線輻射導致的腫瘤數量。

研討人員還發現，有些人帶著能發生6-HAP的金葡菌菌株。這類人群或許能在某種程度上天然反抗皮膚癌，而醫師也有或許借此辨認出不帶有這類細菌的潛在高危人群，然后采納相應的防備措施。

研討人員估測，往后5年內，改動皮膚微生物群的做法或許會成為慣例干涉醫治的一部分，比方用來防備皮膚感染。

醫院中的耐藥金葡菌正成為日益突出的問題，為了進一步破解金葡菌感染的取得機制，研討人員將金葡菌和常見的非致病皮膚細菌打針到小鼠和斑馬魚體內，使它們更易遭到金葡菌的感染，然后削減完成感染所需的細菌數量。

依據Oh的說法，這意味著個人取得葡萄球菌屬感染的或許性或取決于他們皮膚的微生物群構成。Oh說：“這能解說為何某些個別更簡單遭到感染，他們的病原菌周圍有各種不同的共生微生物。”

Oh一向在試驗中測驗將不同皮膚細菌進行體系組合，調查不同菌種在特定微生物群中的定殖狀況。科學家只要先處理這些根本問題，才干安全有用地經過改動皮膚微生物群到達促進健康的意圖。

除了細菌之外，重視真菌和其它微生物也相同重要。Segre及搭檔現已就人體皮膚上常被輕視的病毒數量宣布了一篇論文，這些病毒或許會影響疣和其它皮膚疾病的抱病幾率。

跟著研討熱度的上升，研討人員正在織造一張巨大的皮膚微生物研討網。作為對醫院微生物群研討項意圖跟進，Gilbert現已開端與NASA協作，對國際空間站上的微生物群落進行研討。

研討成果顯現，國際空間站上的細菌與地球醫院里的細菌行為相似，它們會從人體進入環境，再回到人類身上。這些新發現以及對咱們身體上這些顯微生命的繼續研討，或有助于從根本上改動地球以及地外的醫療保健方法。