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Nature解释:益生菌疗法,需要“个性化”定制

时间:2019-11-06 08:01来源:中国生物技术网 作者:bio149发布 浏览次数:
    众所周知,人的肠道由密集而多样的微生物群落组成,且与我们的健康息息相关。

    但它又是个危险的地方,因为生活在肠道中的细菌会分泌毒素,就像是一个分子注射器,将毒素喷射到邻近的细胞中。毒素会破坏细胞壁,撕开细胞膜并耗尽细胞的能量来源......

    近日发表在《Nature》上的研究显示,每个人的肠道都有一套自己的个性化毒素,微生物必须解开其“密码”才能定植。

    该研究通讯作者、美国华盛顿大学霍华德·休斯医学研究所(HHMI)的微生物学教授Joseph Mougous说:“我们的研究结果表明,目前还不存在普遍适用的益生菌或活体生物疗法,即那些促进健康细菌生长的微生物补充剂。”
该团队的研究为解决如何为不同个体定制有益微生物迈出了第一步。

    他说:“通过操纵肠道微生物来促进健康是很有前景的,但目前尚不清楚微生物在肠道定植的法则。现在,我们对细菌定植所需的条件有了更深的了解。”

    人类的肠道中充满细菌。每克粪便含有约1000亿个细菌细胞,肠道细菌的数量是人体细胞的10倍。Mougous说,这些微生物统称为肠道微生物组,它们承担着各种维护工作,包括消化食物、保持肠表面完整、提供维生素,并清除有害细菌。他说:“肠道微生物组对人类健康至关重要,已众所周知。”

    在过去的十年中,Mougous的团队确定了一种细菌防御机制的细节,该机制称为VI型分泌系统。它就像一个分子注射器,将毒素喷射到邻近的细胞中。毒素会破坏细胞壁,撕开细胞膜并耗尽细胞的能量来源。他说:“这些细菌的毒素非常阴险。”

    细菌利用免疫基因来中和这些毒素并保护自己,缺少正确基因的入侵者会被赶出肠道。Mougous的团队曾以为毒素和免疫基因像锁和钥匙一样会成对出现。但是对来自1000多个人类粪便样本数据进行的分析显示出令人惊讶的结果。

    来自肠道脆弱拟杆菌的免疫基因远远超过毒素基因。研究团队发现,所有这些额外的免疫基因实际上都属于其他细菌,它们窃取脆弱拟杆菌的基因,以保护自己免受毒素侵害。Mougous表示,这意味着这些基因对于细菌在肠道中的生存至关重要。这是科学家们以前所不知道的。

    Mougous的团队(包括微生物学家Benjamin Ross)与华盛顿大学的Elhanan Borenstein教授合作对细菌基因组进行了分析。Mougous说:“这次合作非常有意义,因为它把我们两个团队都带到了新的领域。”

    实验表明,免疫基因簇聚集在DNA片段上,这些DNA片段可以从一个细菌菌株转移到另外一个细菌菌株。在实验室培养皿和活体小鼠中,研究人员发现携带这些基因的细菌立即对脆弱拟杆菌的毒素产生了抗性。

    此外,研究团队还发现,人类粪便样本中含有独特的毒素和免疫基因组合。Mougous说:“因此,在不同人的肠道微生物组环境中生存所需要的条件可能有所不同。”

    他解释道:“研究结果可能有助于解释为什么人们很难修改他们的微生物组组成。用某些细菌在肠道内定植的通用方法可能永远不会成功,而是需要‘个性化’地定制细菌。”




 
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