在美國微生物學家丹尼斯·卡斯帕的實驗室里，一場關(guān)于腸道微生物與免疫系統(tǒng)關(guān)系的探索正在深入展開。當時，該團隊正通過無菌小鼠模型，系統(tǒng)評估53種人體腸道代表性共生菌株的免疫調(diào)節(jié)能力，積累了大量宿主免疫表型數(shù)據(jù)。經(jīng)過多年研究，科學家們發(fā)現(xiàn)，除了日本學者本田賢也團隊此前發(fā)現(xiàn)的梭菌外，擬桿菌也是誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細胞（Treg細胞）的重要菌株。這一發(fā)現(xiàn)為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。

研究人員的日常工作中，常常通過定制小鼠飼料來研究食物中的天然營養(yǎng)元素（如維生素A）在微生物非依賴情況下的免疫調(diào)控功能。然而，一次實驗設(shè)計上的疏忽，卻意外開啟了新的研究方向。當時，研究人員訂購了一種與普通小鼠飼料不同的半化學合成飼料。這種飼料雖然總熱量與普通飼料相當，但成分更為單一，缺乏普通飼料的復(fù)雜多樣性。

實驗結(jié)果并未如預(yù)期般展現(xiàn)營養(yǎng)元素的免疫調(diào)控作用，卻意外發(fā)現(xiàn)這種半化學合成飼料能降低小鼠腸道內(nèi)Treg細胞的水平。由于該飼料并非營養(yǎng)缺乏型，研究人員由此推測：飲食、微生物與免疫系統(tǒng)三者的相互作用，可能是驅(qū)動宿主黏膜免疫應(yīng)答的核心機制，而其背后的分子網(wǎng)絡(luò)則是維持機體免疫力的基礎(chǔ)。

基于這一猜想，研究團隊調(diào)整了策略，并很快發(fā)現(xiàn)半化學合成飼料導(dǎo)致小鼠肝臟膽汁酸合成減少，進而使腸道膽汁酸水平下降。擬桿菌和梭菌均具有代謝宿主膽汁酸的能力，其產(chǎn)生的代謝物可作為信號分子，維持腸道Treg細胞水平。當研究人員利用基因編輯工具敲除擬桿菌中的膽汁酸代謝通路后，這些細菌不僅喪失了代謝宿主膽汁酸的能力，其對Treg細胞水平的維持作用也隨之消失。這一結(jié)果證明，共生菌可通過膽汁酸代謝參與腸道Treg細胞的穩(wěn)態(tài)維持。

飲食結(jié)構(gòu)的改變同樣會影響腸道膽汁酸水平。當總膽汁酸水平下降時，細菌代謝產(chǎn)生的膽汁酸分子減少，導(dǎo)致Treg細胞水平降低。研究團隊還發(fā)現(xiàn)，乳酸菌等共生微生物可將膳食中的不飽和脂肪酸（如亞油酸）轉(zhuǎn)化為多種脂肪酸異構(gòu)體，如共軛亞油酸。這些特殊分子能夠調(diào)節(jié)腸道上皮內(nèi)T淋巴細胞的活性，幫助宿主抵御病原體入侵，維持腸道黏膜屏障的完整性。

隨著對共生菌與人體健康關(guān)系的深入理解，相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)逐漸成為市場熱點。目前，共生菌產(chǎn)品的研發(fā)主要集中于天然菌株資源的挖掘和活菌制劑的開發(fā)。未來，借助新型微生物基因編輯技術(shù)，科學家們有望培育出更安全、效果更顯著的益生菌株。例如，通過基因編輯去除菌株中的抗藥基因等不利因子，增強其生物安全性；或改造特定基因功能元件，賦予菌株更強的免疫或代謝調(diào)節(jié)能力。