Nature Microbiology

在太空飞行期间维护宇航员的健康需要对其微生物群进行监测和潜在的调控。然而，由于任务限制，记录太空飞行期间的微生物变化一直是一个挑战，导致采样和分析的有限。6月11日NatureMicrobiology的报道 Longitudinal multi-omics analysis of host microbiome architecture and immune responses during short-term spaceflight ，进行了一项为期六个月的纵向研究，旨在量化四名个体在三天轨道飞行前后的高分辨率人类微生物群响应。通过配对的宏基因组学和宏转录组学（metagenomics and metatranscriptomics）以及单核细胞分析（single-nuclei immune cell profiling），研究人员在750个样本和10个身体部位上，跨越八个时间点，描绘了太空飞行前、期间和之后的多种微生物群的时序变化。

研究发现，大多数身体部位的微生物群变化是暂时的，例如，病毒在飞行期间主要在皮肤部位增加。然而，在口腔微生物群中观察到了较长期的变化，包括斑块相关细菌（如梭状芽孢杆菌门，Fusobacteriota）的增加，这与免疫细胞基因表达相关。此外，多个身体部位的微生物基因与噬菌体活动、毒素-抗毒素系统和应激反应相关的基因也显示出富集现象。总体而言，这项研究揭示了宇航员在短期太空飞行期间经历的微生物群和免疫反应变化，并与生活环境变化相关，为未来的任务、航天器设计和太空栖息地规划提供了指导。

太空飞行相关的微生物群变化的来源和健康影响是一个尚未解决但重要的研究领域。微生物在人体生理中起着多种作用，理解太空环境与宿主微生物群组成之间的复杂相互作用至关重要。随着近年来商业太空飞行任务和太空旅游的增加，拥有越来越多样化的背景的个体将进入太空，这使得研究这些微生物群变化变得尤为重要。这些乘员可能包括免疫功能低下者、癌症缓解患者、老年人或其他具有严重健康风险的个体，这些因素相对于之前的NASA、ESA、JAXA和ROSCOSMOS任务来说显得更加复杂。

在微重力环境中，许多人会经历与肠道微生物群组成密切相关的胃肠不适（如便秘）。皮肤屏障被破坏并经常发炎，允许病原菌或其他炎症微生物的入侵。虽然机制尚未完全理解，但免疫系统在太空飞行期间会受到抑制，导致炎症或潜伏感染（如病毒）的 重新激活 。因此，识别微生物群作为太空飞行功能的变化的来源和影响，对于开发针对微生物群的、与太空飞行相关的和治疗方法至关重要。

通过该研究，首次对全民商用太空飞行任务的微生物群活动进行了纵向、多组学（metagenomics, metatranscriptomics, single-cell immunome）采样研究，提供了一个标准化的方法来监测太空飞行期间的微生物暴露变化，总结了宇航员在短期太空飞行中经历的生物医学相关微生物群的架构。