《微生物所研究团队揭示肠道组织共生菌调控肿瘤免疫监视的功能》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2023-03-10
  •   近日,王硕团队系统研究了结直肠癌患者肠道组织共生菌群的组成和功能,揭示了肠道组织中毛螺菌科共生菌Ruminococcus gnavus (Rg) 和Blautia producta (Bp)能够通过降解组织微环境的溶血甘油磷脂,促进CD 8+ T细胞肿瘤免疫监视功能,从而抑制结肠癌发生发展的作用机制,相关研究成果发表在国际学术期刊Cell Host & Microbe杂志。

      目前已有的研究关于抑制结直肠癌肿瘤发展的共生菌群及其调控肿瘤微环境的代谢和免疫监视功能报道较少。为研究肠道组织内共生菌的组成,王硕团队对结直肠癌患者的结肠组织(正常、癌旁和肿瘤组织)进行了16S rRNA基因测序。研究发现,正常组织内菌群的多样性明显高于肿瘤和癌旁组织。在正常组织中,毛螺菌科的Ruminococcus, Dorea 和 Blautia等菌属的丰度较高,而在肿瘤组织中,Fusobacterium 和 Peptococcaceae菌属的丰度较高。通过小鼠皮下瘤模型和炎症诱导的肠癌模型,研究发现毛螺菌科的Rg 和Bp能够抑制肠癌的发展,并活化CD 8+ T细胞。进一步研究发现,Rg和Bp处理后能够显著改变组织代谢微环境。对上调和下调的代谢物类型进行分析后,发现Rg和Bp处理能够显著下调肿瘤微环境中的甘油磷脂水平。进一步的体外和体内实验证明Rg和Bp能够通过降解组织微环境中的溶血甘油磷脂从而促进CD 8+ T细胞的肿瘤免疫监视功能,从而抑制结肠癌的发展。综上,本研究揭示了肠道共生菌调控肿瘤免疫监视的重要功能和作用机制(图1)。

      中国科学院微生物所王硕研究组博士生张旭昇、於逗和解放军总医院博士生吴迪为本文共同第一作者,中国科学院微生物所王硕研究员、北京大学基础医学院夏朋延研究员和四川大学华西医院陈亿教授为本文的共同通讯作者。本项研究得到了科技部国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项(B类)、国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会等基金项目的资助。

      全文链接:https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(23)00038-0

  • 原文来源:http://www.im.cas.cn/xwzx2018/kyjz/202303/t20230310_6692796.html
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    • 编译者:hujm
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    • 在一项新的研究中,来自美国、德国和泰国的研究人员发现肠道细菌与肝脏中的抗肿瘤免疫反应之间存在关联。他们证实在小鼠肠道中发现的细菌会影响肝脏的抗肿瘤免疫功能。这些发现对理解导致肝癌的机制和开发治疗肝癌的方法产生影响。相关研究结果发表在2018年5月25日的Science期刊上,论文标题为“Gut microbiome–mediated bile acid metabolism regulates liver cancer via NKT cells”。 论文通信作者、美国国家癌症研究所癌症研究中心医学博士Tim Greten说,“我们利用不同的肿瘤模型发现如果用抗生素治疗小鼠来消灭某些细菌,那么这就能够改变肝脏中的免疫细胞组成,从而影响肝脏中的肿瘤生长。这是我们从基础研究中学到的知识如何能够让我们深入了解癌症和可能的治疗方法的一个很好的例子。” 微生物组是生活在身体内或身体表面上的细菌和其他微生物的集合。在人类中,人体总微生物组的最大部分存在于肠道中。尽管对肠道微生物组与癌症之间的关系进行了广泛的研究,但是人们对肠道细菌在肝癌形成中的作用仍然知之甚少。 为了研究肠道细菌是否会影响肝脏中的肿瘤产生,Greten博士和他的团队对小鼠进行了一系列实验。他们使用了三种小鼠肝癌模型,并发现当他们利用抗生素混合物消灭肠道细菌时,接受抗生素治疗的小鼠形成更少更小的肝脏肿瘤并且降低肿瘤转移到肝脏中。 这些研究人员接下来研究了肝脏中的免疫细胞以便理解消灭肠道细菌如何抑制接受抗生素治疗的小鼠肝脏中的肿瘤生长。抗生素治疗增加了这些小鼠肝脏中的一类被称作称为自然杀伤T细胞(NKT细胞)的免疫细胞的数量。进一步的实验表明在所有的三种小鼠模型中,因抗生素治疗导致的肝脏肿瘤生长下降依赖于这些NKT细胞。接下来,他们发现这些NKT细胞在肝脏中的积累是由于位于肝脏毛细血管内部的肝窦内皮细胞表面上的CXCL16蛋白表达增加所导致的。 Greten 博士说,“我们问自己,为什么用抗生素治疗的小鼠在它们的这些内皮细胞中产生更多的CXCL16?当时我们发现胆酸(bile acid, 也译作胆汁酸)能够控制CXCL16表达时,这是非常关键的。我们随后开展进一步的研究,发现如果我们用胆酸治疗小鼠,那么我们实际上能够改变肝脏中的NKT细胞数量,因而改变肝脏中的肿瘤数量。” 胆酸是在肝脏中形成的,有助于在消化过程中降解脂肪。 最后,这些研究人员发现,一种被称作Clostridium scindens的梭菌物种控制小鼠肠道中的胆酸代谢,并最终控制肝脏中的CXCL16表达、NKT细胞积累和肿瘤生长。 Greten博士解释道,尽管许多研究已表明肠道细菌与免疫反应之间存在关联,但这项新研究的重要性在于它不仅鉴定出这种关联性,而且还鉴定出细菌如何影响肝脏中的免疫反应的完整机制。在这项新研究中,这些研究人员发现胆酸也能控制人类肝脏中的CXCL16蛋白表达,并报道尽管这些结果是初步的,但是这项研究中描述的这种新机制可能潜在地适用于癌症患者。
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    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
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    •  2023年9月1日,中国科学院微生物研究所李明和向华研究团队合作在Cell Host & Microbe期刊上发表题为“Widespread RNA-base cas regulation monitors crRNA abundance and anti-CRISPR proteins”的文章,揭示了CRISPR护卫RNA的全新生理功能。   细菌CRISPR-Cas免疫系统由CRISPR结构和Cas蛋白组成,而Cas蛋白的表达如何适应时刻变化的CRISPR结构和crRNA表达量是该领域长期悬而未决的基本科学问题。   2021年,微生物所研究团队报道了CRISPR的护卫RNA元件即一对受CRISPR-Cas调控的双RNA型毒素-抗毒素系统,命名为CreTA (CRISPR-regulated toxin-antitoxin)(Science. 372(6541):eabe5601)。近期研究发现,抗毒素CreA不仅指导Cas蛋白抑制毒素creT基因的表达,使菌体细胞对Cas蛋白“成瘾”(一旦Cas蛋白被失活或抑制,毒素将表达杀死菌体),而且能够介导Cas蛋白的自抑制调控回路,从而有效避免Cas蛋白过度表达导致的能量负担和自免疫风险(靶向自身DNA)。通过生物信息学分析,团队发现CreA的类似分子(由于大多缺乏偶联的CreT毒素,因此称为Cas-regulating RNA,即CreR)广泛存在于Class 1和Class 2的CRISPR系统中(主要是I型和V-A型)。这些CreR(或CreA)分子介导的Cas蛋白自调控回路不仅可以感应胞内crRNA的浓度,实现两者的协调表达,而且能够有效感应噬菌体携带的anti-CRISPR(Acr)蛋白,从而快速激活Cas蛋白的高水平表达,以应对Acr的攻击。这一发现不仅从全新视角阐释了CRISPR-Cas如何协调crRNA和 Cas 蛋白的表达这一领域内基本科学问题,而且揭示了一种作用于转录水平的anti-anti-CRISPR新策略。   中国科学院微生物研究所博士研究生刘超、博士后王锐、程飞跃、舒宪和李洁副研究员为该论文的并列第一作者,李明研究员和向华研究员为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院青年创新促进会和中国博士后科学基金等项目的经费支持。   原文链接:https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.08.005