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肠道微生物组的功能架构可被概念化为一个代谢生态位网络，然而，临床上的粪菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT）方法并未利用生态位层面的信息来指导菌群定植。在此，我们提出一种基于培养组学的框架，通过描绘个体微生物组的代谢生态位景观，实现靶向性且不依赖抗生素的FMT。利用包含60种多样化培养基条件的培养体系，我们发现，携带不同微生物组的遗传背景相同小鼠，其肠道菌群呈现出可重复且具有供应商特异性的生态位占据谱；每种培养条件均可筛选出组成 distinct 的生态位相关群落（niche-associated communities，NACs）。我们证明，FMT前的抗生素预处理会削弱菌群的恢复力：与未经抗生素处理的受体相比，抗生素预处理受体中的菌群更快丢失供体菌群成员，并且在经历第二次扰动后，其分类学多样性的恢复程度更低。通过比较供体与受体的生态位谱，我们识别出受体微生物组中空缺的代谢生态位，并发现，靶向这些空缺生态位的NACs能够在未进行抗生素预处理的情况下实现稳定定植，持续时间超过72天；而靶向已被占据生态位的NACs则无法定植。此外，复杂的NACs不仅能够填补空缺生态位，还能重塑其周围的原生菌群；相比之下，较为简单的NACs能够实现定植，同时仅产生极小的附带影响。该培养组学指导的框架为理性匹配供体与受体提供了一种可扩展且具有机制基础的方法，有望推动个体化微生物组治疗的发展。
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关键词：粪菌移植 · 肠道微生物组 · 培养组学 · 代谢生态位 · 菌群定植 · 个体化微生物组治疗
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.25.761671v1?rss=1