关于不可培养菌的实验构想

现在的微生物科研界集体遇到了最大的瓶颈了，那就是“不可培养菌”。所有的研究到了这里就戛然而止了，仿佛有一道“墙”阻隔了发现真相的进程。不论是中国科研界，还是世界科研界对此都是束手无策，甚至在《自然》、《科学》这些前沿杂志的文章里将其称为“微生物暗物质”。

翻开人类从事细菌的培养的历史，从1861年巴斯德首次在实验室里培养出细菌开始，人类在细菌的实验室培养条件的摸索上始终是坎坎坷坷。在当初极为简陋的实验条件与检测手段下，从营养成分到酸碱环境，都是在一点点盲添实验中建立起来的，可以这么说，早期的细菌培养技术的探索完全是一种经验科学。与有着高通量实验技术、超微观察技术、高敏检测技术、分子生物学技术加持下的现代实验室，存在着天壤差别。虽然，早期的科学家们热衷于解决临床感染的问题而潜心于细菌的培养方法的探索，但依然发明了各种各样的培养基，比如我们现在耳熟能详的麦康凯琼脂、伊红美蓝琼脂、胰酪胨大豆肉汤、马铃薯-葡萄糖琼脂、绵羊血琼脂等等。

现代人体微生物组学研究已发现了大量肠道菌群与人体健康密切相关的证据，也发展出诸如“肠-脑轴”、“肠-肝轴”、“肠-肺轴”、“肠-骨轴”等全新的科学推测，但若想要真正揭开肠道菌群的神秘面纱，揭示真实的调控理论，为现代医学注入全新治疗方案，则培养出肠道菌群中的不可培养菌就是关键的环节。

史可明鉴，当我们仔细研究上上个世纪微生物科研的先驱者们的研究之路，就不难发现其中的规律。比如胰酪胨大豆肉汤，为什么要添加胰酪胨？为什么要添加大豆木瓜蛋白酶水解物？首先，胰酪胨大豆肉汤主要针对肠道菌的培养，而肠道菌是与人体肠道共生的微生物，肠道环境就是其适宜环境。人体肠道是一个分解蛋白质的大工厂，人类的食物酶转化的目标是产生必需氨基酸的，而大豆蛋白中包含着全部的八个必需氨基酸，所以使用大豆蛋白作为蛋白源就可以确保水解后的氨基酸组分最接近人体肠道中的氨基酸环境。使用木瓜蛋白水银酶水解大豆蛋白，其可以产生10到12个氨基酸组成的肽链结构，这与人体肠道中的弹性蛋白酶的作用相近，于是木瓜蛋白水解酶水解大豆蛋白就在培养基中构建了肠道中的中链肽组分。胰酪胨是由胰蛋白水解酶水解酪蛋白而产生的4到6个氨基酸短肽，这与人体胰蛋白水解酶和胃蛋白酶等产生的4到6个氨基酸短肽高度相近。因此，胰酪胨大豆肉汤这种培养基就构建了与人体肠道内高度相近的蛋白质环境，对于肠道菌的培养具有良好的适性。通过这个培养方法的剖析，我们不难发现，先驱们是从肠道原生环境入手去探索肠道菌的培养方法的。

现在我们用先驱们留下的培养方法无法培养出的其他肠道菌被称为“不可培养菌”，如果想解决这个问题，我想还是得从肠道的原生环境入手，我们只有更多维度地还原肠道环境，才能够将更多的“不可培养菌”培养出来。

其一，众所周知的是肠道是一个无氧的环境，所以配备厌氧工作站就可以培养出对于氧气敏感的菌株，因此我们的科研界也收获了一批从肠道菌群中分离出的菌株。但这离我们的目标还远远不够。
其二，肠道也是一个无光的环境，我想必定会存在着一批对于光线敏感的菌株，那么如果能够在厌氧的环境里实现避光的培养，则很可能帮我们收获一批光敏菌。从现在的实验设备的发展来看，市面上已经出现了可以自动避光的厌氧工作站了，它能够在操作时呈现透明可视，而在培养时就能全腔避光。
其三，肠道内是一个肠细胞与细菌、细菌与细菌共存的生态体系，必然也是一个充满着相互作用的环境。那么通过半透膜建立一个分子互动的环境，把肠道菌样品与肠细胞共培养或者肠道菌与肠道菌共培养，让培养板的孔与孔之间充满着分子的交互，那么那些含量极微以至于现代的检测手段无法识别的，却又是某些菌株生命必需的物质就能够营养菌株，最终被培养出来。因此，使用带有半透膜的共培养板，开展肠细胞与细菌共培养或者细菌与细菌共培养，这样也必然能够收获更多的“不可培养菌”。据我了解，目前也已经有商品化的共培养板了。

沿着先驱们的步伐，我们通过厌氧避光共培养的方式，可以在光线、互作这两个新增的维度下更加接近肠道的原生环境，相信勇于尝试的科研团队定能有更大的突破。