在人类微生物组定殖过程中，细菌会获得适应性突变，用来增强其在人体环境中的生存能力、对抗生素的耐受性以及对其他细菌的竞争力。尽管突变频率会由于其有利于细菌生存而上升，但是这些突变的出现可能影响宿主代谢、免疫稳态或微生物组的动力学。理解细菌基因组发生突变的节奏和其所造成的影响，对认识复杂的炎性疾病如过敏性皮炎(AD)和炎性肠病来说至关重要，而当前微生物组在这些疾病中所起的作用还很难下定论。已有研究鉴定出了一些与炎性状态相伴的细菌菌株，但经典的宏基因组手段仍无法确定出现在疾病状态下的单独突变，也因此，人们对微生物组突变对复杂疾病的潜在影响仍缺乏了解。

  过敏性皮炎是一种慢性皮肤炎症，与微生物紧密相关并具有复杂的病因学。据统计，20%的人在其生命中都会短暂患上过敏性皮炎，而这主要集中在儿童期。儿童的过敏性皮炎通常发生在肘部或腘窝，期间炎症皮肤会发展成瘙痒的斑块。现已证明皮肤屏障功能的遗传和环境缺损和AD有关，但仍不足以解释疾病发展和治疗效应的多变性。

  在儿童和成年AD患者的患病皮肤上通常都有条件致病菌金黄色葡萄球菌的定殖，而该菌的丰度与患病严重程度成正比。健康皮肤上，金黄色葡萄球菌的丰度通常都较低。在30%的健康人群中金黄色葡萄球菌会无症状地定殖，但与此同时，许多人类疾病，如皮肤感染、血液感染、肺部感染和骨感染，也都与金黄色葡萄球菌相关。根据不同的潜在毒性、不同的抗生素耐药基因簇、以及不同的分离来源，可将金黄色葡萄球菌分为不同的基因型。然而，目前还未发现哪种基因型与AD紧密相关。当前的研究认为，一条关键群体感应通路上的从头突变会减少健康儿童患AD的风险。尽管幼儿AD患者中已经发现了金黄色葡萄球菌的从头突变，而随着时间的推移，这些突变的命运和结果如何仍未得到很好的表征。

  来自麻省理工学院的科研人员纵向跟踪了23名治疗中的AD患儿，表明金黄色葡萄球菌在定殖过程中会通过从头突变的方式适应环境。每个患者的金黄色葡萄球菌群落都由单一谱系构成，而突变在每个谱系中出现的速率与金黄色葡萄球菌在其他情况下的速率相似;与此同时，一些突变体在数月内便会扩散至全身，并具有明显的适应性进化特征。此外，这项研究还发现荚膜合成基因中的突变呈现环境依赖型适应特征。研究揭示了从头突变在改变微生物组中细菌的竞争力方面所发挥的潜力;表明了突变追踪这一手段在确定新的治疗方向上的能力;同时研究也突出了全基因组解析在预测复杂疾病中微生物菌株的影响时的重要性。

  参考文献：

  Key FM, Khadka VD, Romo-González C, Blake KJ, Deng L, Lynn TC, Lee JC, Chiu IM, García-Romero MT, Lieberman TD. On-person adaptive evolution of Staphylococcus aureus during treatment for atopic dermatitis. Cell Host Microbe. 2023 Apr 12;31(4):593-603.e7. doi: 10.1016/j.chom.2023.03.009. PMID: 37054679.