您可能熟悉肠道和皮肤是维持健康所需的微生物（真菌、细菌和病毒）的集合体。但您知道您的眼睛也栖息着各种独特的微生物吗？它们共同被称为眼部微生物群。当这些微生物失衡时——某些类型过多或过少——就可能导致眼部疾病。
一项近期研究表明，细菌生活在眼球表面，并且能刺激保护性免疫，这使得科学家们开始探索如何利用这些微生物因素来为各种眼部疾病，如干眼症、干燥综合征和角膜瘢痕开发创新疗法。未来有一天，或许可以对细菌进行工程改造，以治疗人类眼部疾病。
我是一名免疫学家，研究眼睛如何预防感染。我对这个领域产生了兴趣，因为人类只有两只眼睛，而了解细菌如何影响免疫力可能是避免每年多达100万次眼部感染就诊并仅在美国就能节省每年1.74亿美元的关键。
眼部微生物群
在讨论微生物群时，大多数科学家理所当然地会想到肠道；研究人员认为一个结肠可以容纳超过10万亿个细菌。话虽如此，现在人们正越来越关注微生物群在其他部位的影响，包括皮肤，以及细菌极少的区域，如肺部、阴道和眼睛。
在过去的十年里，微生物群在眼部健康中的作用一直存在争议。科学家们认为，健康的眼睛缺乏一个有组织的微生物群。研究表明，来自空气、手或眼睑边缘的细菌可能存在于眼睛上；然而，许多人认为这些微生物会被持续的泪液冲走或杀死。
直到最近，科学家们才得出结论，眼睛确实栖息着一个“核心”微生物群，它似乎依赖于年龄、地理区域、种族、隐形眼镜佩戴和疾病状态。这个“核心”菌群仅限于四种细菌属：葡萄球菌、棒状杆菌、丙酸杆菌和链球菌。 除了这些细菌，与某些眼内疾病相关的Torque Teno病毒也被认为是核心微生物群的成员，因为它存在于65%健康个体的眼球表面。
这表明医生在开具抗生素处方时，应更深入地考虑对微生物群的风险和益处。抗生素可能会杀死对眼睛有益的细菌。
在一项涵盖了美国34万多名患者、历时十多年的近期研究中，研究人员发现，60%的急性结膜炎（红眼病）病例使用了抗生素治疗。但病毒感染是红眼病最可能的原因，抗生素对其无效。更令人震惊的是，即使是细菌引起的病例，通常在7到10天内即可自行痊愈，无需干预。众所周知，过度或不当使用抗生素会破坏微生物群，导致感染、自身免疫疾病甚至癌症。
发现定植眼球的微生物
在过去十年中，评估眼部微生物群和疾病的研究呈爆炸式增长。它们产生了海量数据，但其中大部分是相关性的。这意味着某些细菌与某些疾病相关，例如干燥综合征或细菌性角膜炎。然而，这些细菌是否导致这些疾病仍然未知。
在我任职于美国国家眼科研究所期间，我利用小鼠模型来确定眼球表面的细菌是否能刺激免疫反应，从而保护眼睛免受像铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeuruginosa）这样的致盲病原体的侵害。
2016年，我在国家眼科研究所的眼科免疫学家Rachel Caspi和我假设，保护性细菌生活在眼睛附近或眼球上。果然，我们发现了一种常驻细菌——马氏乳杆菌（C. mast），它能刺激免疫细胞产生并释放抗菌因子，杀死泪液中的有害微生物。
通过一系列实验，Caspi实验室首次证明了C. mast与保护性免疫反应之间存在因果关系。只要C. mast存在于眼球表面，小鼠对两种已知会导致失明的细菌——白色念珠菌（Candida albicans）和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeuruginosa）——的抵抗力就更强。
现在，在我的实验室，我们希望利用C. mast与眼部免疫之间的这种关系，开发预防感染的新疗法，并可能靶向干眼症等更普遍的疾病。
改造微生物以改善眼部健康
开发此类疗法的第一步是弄清楚细菌是如何定植眼球的。为此，我的实验室正与匹兹堡大学的Campbell实验室合作，该实验室拥有美国最广泛的人类眼部细菌收藏之一。凭借我们独特的小鼠实验设置和先进的基因分析技术，我们可以利用这个微生物库开始识别微生物定植眼球表面所需的特定因素。
然后，与UPMC眼科中心的眼科医生和视光师合作，我们开始分析健康和患病患者眼部的免疫特征。在此，我们希望利用这项技术作为新的诊断工具，靶向引起疾病的微生物，而不是立即用广谱抗生素治疗感染，因为广谱抗生素也会杀死有益的微生物。
最后，我们一个更为宏伟的目标是基因工程改造定植眼球的细菌，使其能够作为长期递送载体到达眼球表面。在肠道中，基因改造的细菌已被证明可以缓解结肠炎等疾病。
我们希望这种新的“益眼菌”疗法能够分泌免疫调节因子，从而缓解干眼症等疾病的相关症状，干眼症每年影响美国约400万人。
在这个不断发展的领域，在医生能够开始操纵眼部微生物群来对抗疾病之前，仍有许多未知需要探索。但也许有一天，您不再只是往干涩的眼睛里滴眼药水，而是滴入一种含有细菌的溶液，这些细菌会定植在您的眼睛里，并分泌您的身体所缺乏的润滑剂和其他因子。请拭目以待。
Tony St. Leger是匹兹堡大学眼科学和免疫学助理教授。本文最初发表在The Conversation。
