对于接受多次放疗失败的炎症性肠病（IBD）患者，许多患者已成功控制病情，并有大量证据表明肠道菌群系统发生了改变，但炎症活动仍然存在。本研究综述总结了一种为期三个月的、人工智能指导的、个性化的多系统微生物控制策略，适用于难治性IBD成人患者。该策略通过人工智能、基线粪便宏观因素系统测量、血液生物样本、微量营养素测量和临床计算，生成并个性化治疗方案，进行全面的饮食调整、交叉连接、选择性抗菌营养和微量营养素纠正。三个月后，评估新的临床结果、炎症特征和微生物特征。在358名参与者中，基线时每月排便次数为8.87±2.05次，第三个月为2.76±1.11次，平均每天减少6.11次（p<0.001）。 327例（91.3%）急性直肠出血患者病情缓解；超过70%的患者报告身体状况“明显改善”。炎症生物学指标恢复正常，超过85%的病例中高敏C反应蛋白（hs-CRP）和粪便蛋白水平下降。微量营养素缺乏、特殊治疗以及有益微生物（如普拉梭菌、长双歧杆菌和嗜黏阿克曼菌）的增加，是改善病情的关键。通过少量干预，可以控制个体化微生物的组成，从而控制横向微生物，纠正代谢和免疫失衡，并取得具有临床意义的改善。因此，目前的情况令人鼓舞，但研究证实仍存在进一步的需求。
关键词：
炎症性肠病（IBD）
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1. 引述
炎症性肠病（IBD）、溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD）均为复杂的慢性疾病，其特点是恢复难以预测、肠道损伤进行性加重以及生活质量显著下降。过去几十年，全球发病率不断上升，IBD区域性问题也随之改变，最终演变为全球公共卫生问题。患者通常需要终身治疗，在医院反复经历心理和社会互动，需要遵守医疗体系的各项规定，慢性病管理与长期医疗体系的日常运作息息相关。
为了选择最佳的皮肤治疗方案，免疫系统已被扩展至生物控制领域，小分子药物也已于近期引入，但许多人仍将其视为长期疾病控制手段。相当程度上，患者的生物调节机制似乎并不奏效，其他患者的疗效也会随着时间推移而消失。患者入院后立即出院，但残余炎症或残留炎症持续存在。此外，慢性免疫通路抑制还会导致并发症，包括全身感染和全身性疾病。在这种情况下，目前实际治疗的局限性在于：大多数可用疗法都处于无效状态，炎症并非其根本的生物学驱动因素。
近年来，关注点 increasingly转向肠道微生物组——一个由细菌、真菌、病毒和古菌组成的动态生态系统——作为IBD发病机制的核心参与者。微生物多样性和代谢功能的改变，统称为菌群失调，导致免疫激活、上皮屏障破坏和慢性黏膜损伤。肠道微生物组失调通过多种相互关联的机制促成IBD炎症的启动和持续。微生物多样性的减少和有益共生菌的耗竭，损害了短链脂肪酸(特别是丁酸盐)的产生，而丁酸盐对上皮能量代谢、紧密连接完整性的维持和抗炎免疫信号传导至关重要。同时，促炎病原体的扩增增加了管腔抗原负荷，促进上皮黏附和易位，并放大先天性和适应性免疫激活。这种失调的宿主-微生物组相互作用建立了一个自我延续的循环，导致屏障功能障碍、免疫刺激和持续的黏膜炎症，即使在没有明显临床疾病活动的情况下也是如此。
多项研究表明，IBD患者体内有益细菌物种如普氏粪杆菌和双歧杆菌属水平降低，而肠杆菌科等促炎物种则扩增。这些改变不仅仅是描述性的，而且具有功能相关性，因为如普氏粪杆菌等短链脂肪酸产生共生菌的耗竭与上皮屏障完整性受损、抗炎信号减少和黏膜免疫激活增加相关。相反，肠杆菌科的扩增与IBD中增强的氧化应激、上皮黏附和炎症级联持续存在相关联。虽然这些发现加深了我们对疾病机制的理解，但将其转化为有效的、患者特异性的治疗仍然具有挑战性。
饮食干预、益生菌或粪便微生物群移植等传统方法产生了不同的结果，主要归因于微生物组成和宿主反应的个体间巨大变异性。具体而言，这些研究表明，标准化的饮食模式、益生菌配方或依赖供体的微生物群转移方案通常无法考虑基线微生物异质性、功能性代谢差异和宿主免疫背景。因此，相同的干预可能在某些个体中诱导有益的微生物变化，而在其他人中保持中性甚至加剧菌群失调。这种变异性凸显了非个性化微生物组干预的局限性，并强调了需要基于基线微生物组和宿主特异性特征的个性化策略。对一名患者有益的相同干预可能对另一患者无效甚至有害。因此，微生物组中心治疗的未来不在于标准化方案，而在于由精确生物数据指导的个性化调节。
宏基因组测序和多组学分析(包括血液代谢组学、细胞因子分析和微量营养素绘图)的进步现在允许对每位患者的微生物和宿主景观进行高分辨率视图。然而，整合和解释这些大型数据集需要能够揭示可操作模式的高级计算方法。人工智能(AI)恰恰提供了这种能力，能够将不同的组学层与临床和生活方式数据融合，设计量身定制的干预措施。
本研究通过采用AI驱动的多组学个性化框架来构建这一概念，用于IBD中的微生物组调节。使用NostraBiome平台，将基线粪便宏基因组和血液生物标志物与患者病史整合，生成个性化的方案，包括饮食调整、靶向合生元、选择性抗菌药物和微量营养素纠正。
该研究旨在量化三个月干预后的临床改善、炎症活动变化和生活质量提升。除了验证这种整合模型的有效性外，我们的发现还提供了早期证据，表明个性化的微生物组调节(当由多组学数据和AI指导时)可能代表一种可行且可扩展的常规IBD管理辅助手段。
2. 结果
所有预先设定的研究目标均已实现，在三个月的个性化、AI指导的微生物组调节后，临床、生化和微生物组领域的改善一致。这些发现证实了一致的治疗效益，超出了症状控制的范围，反映了更深层次的代谢和免疫平衡。研究期间未记录到任何不良事件。
该研究纳入了一个患有中重度难治性IBD的成年队列。该队列在年龄、性别和身体质量指数方面代表了均衡的人群，大多数患者有接触多种先前治疗方案的历史，包括生物制剂和皮质类固醇。研究人群的基线人口统计学和临床特征总结在表1中。
经过三个月的AI指导、个性化的微生物组调节后，患者在肠道功能和整体临床状况方面表现出显著改善。
具体而言，平均排便频率从基线的每天8.87±2.05次降至第3个月的2.76±1.11次，平均减少6.11次/天(p<0.001)。紧迫感和直肠出血在358名患者中的327名(91.3%)中得到解决，表明这些关键临床症状近乎完全正常化。总体而言，超过70%的患者将他们的临床状况评定为”明显改善”。排便频率从基线显著下降，伴随粪便一致性正常化，大多数参与者的直肠出血和紧迫感得到解决。总体临床反应被大多数患者评定为”明显改善”，表明一致的治疗反应和快速症状稳定。详细的临床结果指标见表2。
炎症活动的减少与整个队列中观察到的临床改善密切相关。系统性和肠道生物标志物均表明到第3个月时炎症负担得到有效抑制和黏膜平衡恢复。同时，相当大比例的患者表现出基线微量营养素缺乏的纠正，反映了吸收和代谢功能的改善。个性化微生物组干预后炎症生物标志物和微量营养素缺乏的详细变化总结在表3中，并在图1和图2中进行了说明。
图1展示了炎症性肠病患者经过三个月AI指导的多组学微生物组调节后在主要领域
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观察到的多维度改善。每个轴代表一个关键治疗结果——肠道控制、炎症活动(hs-CRP和粪便钙卫蛋白)、微量营养素正常化(维生素和矿物质)以及生活质量(QoL)。值在0到1之间归一化，较大的表面积表示跨领域的整体恢复和平衡改善。
图2展示了关键临床变量、炎症生物标志物和微量营养素参数在3个月个性化微生物组调节计划前后的Pearson相关系数。显著的正相关(黄色)表明跨领域如排便频率减少、钙卫蛋白和hs-CRP正常化以及紧迫感和出血解决的一致改善。负相关(紫色/蓝色)反映了基线异常与干预后恢复之间的反向关系。这种多维模式突显了炎症控制、代谢纠正和临床缓解在难治性IBD中的相互关联性质。
图3展示了根据SIBDQ报告的患者报告结果的分布。经过三个月的干预，大多数参与者报告生活质量”明显改善”，只有少数人报告最小或无变化。这些结果表明，生物改善伴随着感知健康和日常功能的增强。
表4总结了与肠道稳态和抗炎活性相关的关键共生细菌物种丰度的分类改善。每个分类群基于三个月AI指导的多组学微生物组调节后的序数变化(低→正常→高)进行评估。观察到长双歧杆菌、普氏粪杆菌和肠道罗斯伯里亚菌的显著增加，这些都是已知的短链脂肪酸产生菌，支持黏膜愈合和免疫调节。
图4展示了基于人工智能引导的三个月多系统微生物研究的基础，以及有益分类群的丰度排序。每个点代表平均序数频率比（0=低，1=正常，2=高）、气泡大小和平均相对频率比。所有权报告显示，校准后微生物变化率（FDR）正确（q<0.05），微生物变化率得到确认。产生短链脂肪酸的生物物种包括茯苓杆菌、龙双杆菌，以及能够增加微生物丰度并改善炎症的成瘾性粘液蛋白和微生物的组合。
