Cell | 邵巖等構建全球嬰兒雙歧桿菌基因組圖譜：揭示正在消失的關鍵益生菌，為精準益生菌開發提供藍圖

嬰兒腸道微生物群自出生起迅速建立，直接影響營養吸收與免疫發育。雙歧桿菌是最早定植的“先鋒”菌之一【1】。其中，長雙歧桿菌（

Bifidobacterium longum

Bifidobacterium infantis

然而在臨床應用中，商業益生菌菌株在當代嬰兒腸道中能否穩定定植、帶來可重復獲益仍存爭議【2】；近年其潛在安全性風險亦引發醫療監管部門警示【3】。問題的核心在于：全球不同地域嬰兒攜帶的雙歧桿菌是否存在系統性差異？市售益生菌是否真的可以“一株全球通用”？由于既往研究幾乎完全依賴源自歐美的歷史分離株與有限參考基因組，我們對當代嬰兒菌群的真實多樣性及其與宿主的共演化關系，仍缺乏全局性的系統認識。

2026年2月18日，英國維康桑格研究所Trevor Lawley研究團隊在Cell發表題為Genomic atlas of Bifidobacterium infantis and B. longum informs infant probiotic design的研究論文。研究整合全球48個國家逾4,000株基因組數據，構建了規模超以往研究約15倍的嬰兒雙歧桿菌與長雙歧桿菌基因組資源庫，首次在種群尺度上呈現這一關鍵共生菌的全球地理分布與代謝適應圖景。研究顯示：嬰兒雙歧桿菌在歐美國家嬰兒腸道中近乎消失，而在南亞、非洲嬰兒中極為常見且呈現極其豐富的遺傳多樣性；與此對照，市售嬰兒益生菌菌株譜系高度集中，難以覆蓋當代嬰兒腸道中真實存在的菌株多樣性，形成顯著“生態錯配”。研究同時鑒定并分離培養涵蓋全球主要地域的代表性菌株，為從“一株通用”走向“因地制宜”的下一代精準益生菌研發提供了關鍵資源與理論框架。

長期以來，全球微生物組研究樣本高度集中于歐美高收入國家，來自非洲與南亞等中低收入國家嬰兒的菌群多樣性代表性嚴重不足。為糾正這一采樣偏倚，研究團隊將兩個大型嬰兒腸道微生物隊列納入統一分析框架：英國出生隊列BBS【4】，以及覆蓋肯尼亞、馬拉維、布基納法索、巴基斯坦、孟加拉國、烏干達等撒哈拉以南非洲與南亞六國的CHAIN隊列。團隊對全球公開基因組數據進行統一質控與重分析，系統重建高質量MAGs，并針對性補齊關鍵地理空白區域的菌株分離與基因組采樣。最終，非洲與南亞相關基因組樣本代表性提升約12–17倍。

盡管嬰兒雙歧桿菌與長雙歧桿菌親緣關系密切、長期在分類上被作為同一物種的不同亞種處理，但全基因組平均核苷酸一致性（ANI）與核心基因組系統發育分析顯示，二者平均ANI為94.8%，低于95%的物種界定閾值，遺傳邊界清晰穩定，應界定為兩個獨立物種。在功能層面，嬰兒雙歧桿菌顯著富集母乳中多種營養成分的代謝通路，包括尿素（作為氮源利用）及核黃素、葉酸等B族維生素的合成與利用相關基因，而長雙歧桿菌則更多富集植物多糖代謝基因，進一步支持二者作為獨立物種的生態功能分化。在此基礎上，長雙歧桿菌復合群進一步劃分為三個亞種，其中新鑒定的BX亞種主要出現在高收入國家樣本中，與母乳、口腔等非腸道生態位來源相關。研究據此提出面向BIL復合群、以全基因組ANI為核心的宏基因組分類框架。若主流宏基因組分類工具與參考數據庫仍沿用舊體系，將在物種注釋與豐度估計中引入系統性偏差，影響檢出率判定與跨隊列結果的可比性。

物種邊界厘清后，基于覆蓋全球多國的4,730份出生隊列宏基因組數據，研究首次在種群分辨率上呈現嬰兒雙歧桿菌的地理分布圖景：在孟加拉國、肯尼亞、馬拉維等中低收入國家，該菌是0–6月齡嬰兒腸道的絕對優勢定植菌，平均檢出率高達80%，且常呈單一優勢狀態；而在英國及歐美工業化國家，2月齡嬰兒中檢出率僅1.6%，至6月齡仍不足21%，相對豐度中位數低于0.1%。各隊列前6個月母乳喂養率均超過85%，該差異無法以母乳喂養率解釋。研究者認為，嬰兒雙歧桿菌在西方人群中的近乎“消失”，可能與配方奶喂養、抗生素暴露、剖腹產等工業化相關環境因素有關。

與缺乏顯著地理結構的長雙歧桿菌不同，嬰兒雙歧桿菌呈現出極端顯著的生物地理學分層。基于種群結構與全基因組關聯分析，研究首次系統描繪南亞、東非、西非三大中低收入國家核心譜系的獨特代謝指紋。在功能基因層面，不同區域核心譜系存在穩定差異，并伴隨與區域性主食營養組成相關的代謝基因富集信號：東非優勢譜系富集維生素B2、維生素C及鉀代謝相關基因；西非優勢譜系富集維生素B12及鎂代謝相關基因。論文將上述基因富集特征與各地區傳統主食相對應——如東非的玉米、小米、苔麩，西非的福尼奧小米。這些數據表明，嬰兒雙歧桿菌與不同地域人群的斷奶期飲食結構經歷了長期的共演化，而工業化進程帶來的飲食去傳統化可能正在削弱這些經過長期演化形成的適應性特征。

研究對全球市售嬰兒雙歧桿菌益生菌產品進行高精度基因組溯源，得到一項產業層面具有直接指向性的結果：包括EVC001、Infloran在內的主流商業化菌株，均可追溯至20世紀50–60年代分離自德國或美國的少數幾株祖先菌株；彼此全基因組同源性達99.99–100%，屬同一克隆譜系。在無益生菌暴露史的自然人群嬰兒腸道中，幾乎檢測不到這些商業化菌株的定植信號。即使在上述高度同質的商業化菌株基因組內部，傳統被視為嬰兒雙歧桿菌標志的母乳寡糖利用基因簇亦存在缺失與結構變異。這些結果顯示，當前商業化菌株在譜系與功能基因層面的覆蓋范圍極為有限；這套數十年來沿用的“歷史菌株”可能難以匹配高度個體化且地理差異顯著的嬰兒腸道生態背景，或許可以解釋其在西方出生隊列中檢出率較低、定植信號偏弱的觀察。

基于上述系統發育框架，研究重新設計并驗證了11組不依賴母乳寡糖位點的高特異性qPCR引物-探針系統。新引物對嬰兒雙歧桿菌的檢測特異性達98.4%–99.4%，交叉反應率低于1.9%，顯著優于傳統引物（后者假陽性率曾高達99.1%）；并可特異性區分新鑒定的BX亞種與BS亞種。研究同時建立覆蓋全球主要區域的36株地域特異性嬰兒雙歧桿菌候選菌株庫，已完成分離培養與全基因組測序，為后續按地區飲食與人群背景進行菌株優選、臨床定植評估及安全性篩查提供了基礎資源。

英國維康桑格研究所邵巖博士為本文第一作者及共同通訊作者；王舒意博士為共同第一作者（與北京大學人民醫院王輝課題組聯合培養博士，現就職于空軍軍醫大學西京醫院）；桑格研究所Trevor Lawley博士為最后通訊作者。

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00054-1

制版人： 十一

參考文獻

1. Shao, Y., Garcia-Mauri?o, C., Clare, S. et al. Primary succession of Bifidobacteria drives pathogen resistance in neonatal microbiota assembly.

Nat Microbiol

2. Barratt, M.J., Nuzhat, S., Ahsan, K. et al. Bifidobacterium infantis treatment promotes weight gain in Bangladeshi infants with severe acute malnutrition.

Sci Transl. Med

3. The U.S. Food and Drug Administration. FDA Raises Concerns About Probiotic Products Sold for Use in Hospitalized Preterm Infants. https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-raises-concerns-about-probiotic-products-sold-use-hospitalized-preterm-infants. (2023).

4. Shao, Y., Forster, S.C., Tsaliki, E. et al. Stunted microbiota and opportunistic pathogen colonization in caesarean-section birth.

Nature

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