人類的基因表達方式、消化系統內的微生物組成，以及大腦發展，宛如一場精妙的三重協奏，彼此交織影響。雖然科學界早已認識這三者之間的密切關係，但香港中文大學（中大）的最新研究，則進一步揭示其互動機制，有助及早識別哪些嬰兒日後罹患特定神經發展疾病的風險較高，從而實現早期介入的可能。
解碼基因與微生物群的互動軸
「儘管大量研究已顯示，生命早期健康的微生物群發育對長遠健康至關重要，但表觀基因組如何在這個過程與之互動並產生影響，其具體機制一直未明。」是次研究的共同高級作者、中大醫學院賽馬會公共衞生及基層醫療學院副教授及香港微生物菌群創新中心（MagIC）助理總監黃世萬教授表示。
基因本身不會改變，但它們的表達方式，在不改變DNA序列的前提下卻可以千差萬別。這一過程被稱為表觀遺傳調控，涉及DNA及相關蛋白質上的化學修飾，進而影響基因活性。
在這項研究中，黃教授及其跨學科團隊——包括微生物學家、計算生物學家、腸胃科醫生、婦產科醫生、兒科醫生、精神科醫生、研究護士及研究助理等——分析了969個家庭的數據。他們檢測了571名初生嬰兒臍帶血中的DNA甲基化水平（這是一種可有效「關閉」基因表達的化學過程），並結合嬰幼兒在初生、兩個月、半歲及一歲大時採集的腸道微生物菌群樣本，以及妊娠第三孕期時父母的腸道微生物菌群樣本進行對照分析。
生命早期因素的長遠影響
研究顯示，嬰兒的表觀基因組模式受初生時期多項因素影響，包括分娩方式、孕齡、母親過敏史及是否有年長兄姊等。其中，剖腹產與免疫相關基因變化存在顯著關聯。
腸道微生態數據亦呈現相似趨勢。分娩方式及與兄姊共處的狀況仍是重要影響因素，而母乳餵哺與抗生素使用，也與微生物群發育差異密切相關。
至嬰兒六個月大時，若其免疫相關基因的DNA甲基化水平較高，即辨識各類病菌的能力被抑制，其腸道微生物組的多樣性通常較低。黃教授指出，這些早期差異很可能會持續存在，突顯初生時期腸道健康的重要性。
「生命最初的1,000天是決定長遠健康與發展的黃金關鍵時期，」黃教授解釋道：「出生時已存在的表觀遺傳變化，可能令嬰兒走上略為不同的發展軌跡。這些早期變化或會導致持久的功能影響，增加日後患病的風險。」
精準介入：或可降低神經發展障礙風險
研究團隊在兒童三歲時展開評估，發現兒童早期的表觀基因組及腸道微生態，與ASD及ADHD相關指標偏高存在關聯。在ASD或ADHD指標較高的兒童中，不僅有超過12,000 DNA 表觀遺傳標記出現差異，體內數種腸道細菌也明顯不同。
重要的是，這些關聯並非無法改變。研究顯示，在出生首年攝取特定益生菌，或有助降低出現神經發展障礙的風險。例如，能幫助人體分解植物纖維的Lachnospira pectinoschiza，可能有助降低ASD的發病機率；而Parabacteroides distasonis則與較低ADHD風險相關。
研究轉化與未來前景
這發現為臨床應用帶來希望：未來或可利用這些有益細菌研製成益生菌補充劑，幫助高風險嬰兒早期預防神經發展相關疾病。研究團隊現正進行臨床前實驗，評估這些細菌的潛在益處，並希望最終能推進至臨床試驗階段。他們亦持續追蹤研究中兒童的發展情況。不過，由這項研究啟發的工作遠不止於此。
「首先，我們不應假設這些關聯僅限於神經發展疾病。在一項並行研究中，我們也在檢查生命早期因素與過敏性疾病（包括濕疹、食物及吸入性致敏反應）之間的關聯，這些問題在我們的嬰兒群體中相當常見。」黃教授說。
該團隊亦計劃進一步驗證，在世界其他地區的兒童群體中是否能發現這些結果，並探索所識別的特定表觀基因組和微生物組標記的生物學作用。
「我們的終極目標，是將這些機制層面的發現，轉化為安全且具實證基礎的早期介入策略，以促進最佳的神經發展，特別是針對高風險兒童。」黃教授表示：「我對此持審慎樂觀的態度，這個領域仍需要更嚴謹的縱向數據與充分的臨床前證據支持，才能進入臨床試驗。」
