随着年龄增长,肠道微生物组会以促发慢性炎症和组织功能紊乱的方式发生变化。动物研究已证明,向老年个体移植年轻肠道微生物组可以延长寿命并改善健康。那么,这种关联是否足够精确,可以用于量化生物衰老速度?
2026年发表在 Scientific Reports 的开放获取论文中,研究团队报告了一种基于肠道微生物组组成预测表观遗传时钟结果的算法开发结果。这使得识别出可能有助于或有害于衰老速度的特定微生物物种成为可能。
EpiBiome模型:绕过传统时钟
研究团队使用了来自123个单核细胞富集样本的配对16S rRNA基因测序和DNA甲基化数据,涵盖了夏威夷原住民和太平洋岛民参与者队列,开发了"EpiBiome"模型来预测表观遗传年龄加速残差和DunedinPACE——一种用于估计生物衰老瞬时速度的DNA甲基化生物标志物。
关键发现:
- 预测传统时钟(Horvath、Levine、GrimAge2)残差的模型在物种水平或属水平上均无显著预测信号
- EpiBiome-Accel模型对DunedinPACE的预测在物种水平(R² = 0.152)和属水平(R² = 0.099)均达到统计显著性
- 加入实际年龄作为特征并未改善性能(ΔR² = -0.046),表明该关系独立于实际年龄
关键微生物物种
SHAP分析识别出:
- Bifidobacterium adolescentis(青春期双歧杆菌):主导贡献因子,也是延缓衰老的最强预测因子
- Succinivibrio dextrinosolvens:与加速衰老关联最强的物种
研究意义
这项概念验证研究表明,肠道微生物组组成可以独立于实际年龄,预测生物衰老的即时速度。这意味着:
- 特定肠道菌种可作为开发益生菌疗法的候选靶点
- 肠道微生物组指纹可用于评估干预手段对生物衰老速度的影响
- Bifidobacterium adolescentis作为延缓衰老的指示菌,值得深入机制研究
该领域的最终目标是开发能够永久、精确调控肠道微生物组组成的疗法——减少有害菌、增加有益菌,且覆盖数百种不同物种。目前,粪便微生物组移植(FMT)等方法可以单次实现肠道微生物组年轻化,但以不受控制的方式进行。