普林斯顿大学分子生物学系Mohamed S. Donia （穆罕默德·多尼亚）副教授在Cell发表：Personalized Mapping of Drug Metabolism by the Human Gut Microbiome，开发了一个定量实验框架，用于绘制人类肠道微生物组代谢小分子药物的能力：微生物组衍生代谢（MDM）筛选。
口服途径是最常见的给药途径。离开胃后药物可以在小肠和/或大肠中被吸收，到达体循环或通过门静脉到达肝脏。在肝脏中，药物可能被代谢并通过肠肝循环胆汁分泌回肠道。即使是肠外给药的药物及其代谢物也可以通过胆汁分泌到达肠道。因此，无论是在吸收前还是吸收后，一些给药的药物都会在我们人类肠道微生物组所在的小肠和大肠中花费相当长的时间 。因此，研究肠道微生物组的组成和功能非常重要，特别是因为它与药物相互作用有关，同时考虑个体间差异。从广义上讲，微生物组直接或间接地与药物相互作用。间接相互作用包括微生物组衍生代谢物与相同宿主代谢酶给药药物之间的竞争，抗癌免疫疗法中微生物组对免疫系统的影响（药物分泌的无活性代谢物的微生物组再激活以及微生物组对肝脏和肠道代谢酶水平的整体影响。直接相互作用包括通过微生物组衍生的酶（此处称为：微生物组衍生的代谢或MDM）将药物部分或完全生化转化为活性代谢物。人类肠道微生物组包含数百种细菌，编码的基因估计是人类基因组的100倍。这种巨大的多样性和丰富性代表了一系列尚未表征的生化活动，能够代谢摄入的化学物质。尽管在过去50年中已观察到MDM，但在药物开发流程中这一过程仍然大多被忽视，因为几乎没有花费任何精力来确定MDM在药代动力学中的具体作用。这是因为微生物组的巨大复杂性以及在多种条件下针对数千种培养的分离株测试数百种药物的巨大技术挑战。与肝源性代谢相比，缺乏系统和标准化的MDM图谱，这阻碍了可靠地预测并最终干扰不良微生物组对药物药代动力学和药效学影响的能力。
为了解决这一知识差距，文章开发了一种定量实验工作流程用于使用个性化肠道微生物组衍生的微生物群落（MDM-Screen）绘制口服给药药物的MDM。此处报告的方法和发现为发现和表征MDM的新病例以及可能将“MDM 模块”纳入药物开发管道提供了一个框架。
通讯作者
Mohamed S. Donia（穆罕默德·多尼亚），分子生物学副教授。Focus：Small-molecule-mediated interactions in complex microbial communities。研究内容：复杂微生物群落内部的化学和生物相互作用（微生物-微生物相互作用）以及微生物群落与其多细胞宿主之间的化学和生物相互作用（微生物-宿主相互作用）。就人体及其微生物居民（人类微生物组）而言，这些相互作用可以定义共生体和病原体之间的区别，从而定义健康和疾病状态之间的差异。对于海洋无脊椎动物（例如海绵和海鞘动物）及其共生体，这些相互作用可以为宿主提供不可或缺的化学防御手段，使其能够在捕食者丰富的环境中生存。在土壤或海水中，这些相互作用可以决定微生物群落的组成、适应性和稳定性。我们不断努力了解这些相互作用，不仅将解释这些系统中基础生物学的基础知识，还将提供一套可以作为治疗剂开发的生物活性小分子。此外，Donia 实验室对复杂群落中不可培养的微生物成分特别感兴趣，尽管它们丰富且具有明显的重要性，但几十年来一直没有进行研究尝试。宏基因组学和单细胞基因组学领域的最新进展使人们能够获得其中一些不可培养的微生物的遗传信息，而功能研究仍然具有挑战性。我们的目标是开发必要的计算和实验工具，以使用集成的多“组学”方法（包括宏基因组学、代谢组学和元转录组学）在功能上研究由复杂微生物组的不可培养成员介导的相互作用。Donia 实验室位于微生物学、分子生物学、生物化学、小分子化学和生物合成、宏基因组学和生物信息学等多个学科的交叉领域，旨在回答基本的生物学问题并开发新的治疗方法。
