《刘翠华研究组揭示肺结核、肺腺癌及肺结节病的分子病理学相关性和标志物》

  • 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:2020-10-30
  • 结核病(tuberculosis)是由结核分枝杆菌(M. tuberculosis, Mtb)引起的全球传播最广泛和致死率最高的慢性传染病之一。中国科学院微生物研究所刘翠华课题组长期致力于研究Mtb等重要病原菌与宿主相互作用的分子机制,近年来先后在Nature Immunology、Nature Communications、The Journal of Immunology、Cellular Microbiology和Cellular & Molecular Immunology等杂志发表系列研究工作,揭示了结核病的致病新机制并为结核病治疗提供了新思路和新靶点。

      近年来,人们注意到结核感染是引起一系列其他肺部炎症性疾病(如肺癌和结节病)的潜在诱因。肺癌是全球致死率最高的癌症类型,其中肺腺癌是最常见的组织学亚型,而结节病则是一种常见的自身免疫性疾病,常导致肺或淋巴结等器官形成与结核病相似的肉芽肿病灶。然而,上述三种疾病发病的分子机制相关性尚未被阐明。更重要的是,临床上一些结核病患者常表现出肺癌或肺结节病的症状和影像学特征,给疾病的诊断和治疗带来了挑战。近日,刘翠华课题组揭示了肺结核、肺腺癌及肺结节病患者的肺组织转录表达谱的特征。一方面,该研究团队发现结核病、肺腺癌和肺结节患者的肺组织中高表达一系列相同的重要疾病相关分子。其中,肺结核和肺腺癌患者均高表达的基因MKI67被证实是受到Mtb调控进而促进肺腺癌细胞增殖、迁移和侵袭的关键宿主分子。另一方面,该研究团队还鉴定了三种肺部疾病特异性活化的信号通路及标志物分子。有趣的是,结核病人肺组织的分子特征提示结核病的发展与转归与骨化(ossification)过程密切相关。进一步实验证明,被Mtb感染的巨噬细胞能够通过BMP/SMAD/RUNX2信号通路促进自身TNF和iNOS的产生而抵抗感染,同时还会通过细胞间的相互作用促进间充质干细胞的成骨分化过程,从而引起结核病人肺部异位骨化的发生。综上,该研究揭示了肺结核、肺腺癌和肺结节病之间的分子病理学相关性及特异性分子标志物,这些发现加深了人们对结核病致病机制的理解,同时为上述肺部慢性疾病的辅助鉴别诊断提供了潜在分子标志物。

      相关结果已于Communications Biology在线发表,题为“Lung gene expression signatures suggest pathogenic links and molecular markers for pulmonary tuberculosis, adenocarcinoma and sarcoidosis”。刘翠华课题组的博士生柴琪瑶和陆喆以及首都医科大学刘志东教授为该文章的并列第一作者,中国科学院微生物研究所刘翠华研究员和首都医科大学逄宇研究员为共同通讯作者。这项工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项的支持。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s42003-020-01318-0 ;http://www.im.cas.cn/xwzx2018/kyjz/202010/t20201023_5721680.html
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    • 结核病(TB)是由结核分枝杆菌(M. tuberculosis, Mtb)引起的一种古老的慢性传染病,至今仍是全球死亡人数最多的单一传染病。目前全球每年新出现的肺结核患者约800-1000万,每年因肺结核死亡的人数约200-300万(WHO, 2017)。中国科学院微生物研究所刘翠华研究团队一直致力于研究Mtb等重要病原菌与宿主相互作用的分子机制,近年来先后在Nature Immunology, Nature Communication, The Journal of Immunology等杂志发表系列研究工作,发现了Mtb通过调控宿主细胞功能促进对宿主固有免疫逃逸及肺癌发生发展的新机制,并揭示了病原菌与宿主间相互博弈的动态过程及分子机制,为抗结核药物研发提供了新思路和特异靶点。 作为一种胞内致病菌,结核分枝杆菌可经空气被吸入肺泡,随后被肺泡细胞所吞噬。建立感染的第一步是病原菌对宿主细胞的入侵,侵入机体的结核分枝杆菌能在肺泡巨噬细胞内存活并繁殖。巨噬细胞表面存在多种能被致病菌识别的受体,致病菌能识别并利用细胞表面特异性受体完成对宿主细胞的入侵。侵入宿主细胞对致病菌的生长、传播和致病性尤为重要,阻断入侵也是控制感染的有效机制。深入探究结核分枝杆菌入侵宿主细胞的机制能为抗结核病新药的设计和研发提供新的分子靶标。 Mtb基因组中共有四个mce(mammalian cell entry)操纵子(mce1-4),其编码的蛋白组成一大类Mce家族。由于Mce家族蛋白可特异性地结合小分子化合物,并且它们在人基因组中无同源基因,因而是一种理想的潜在药靶。以往研究提示mce3操纵子可能在结核分枝杆菌的致病过程中起重要作用,但该操纵子编码的单个蛋白分子的确切功能尚不清楚。刘翠华研究团队揭示了结核分枝杆菌Mce3C蛋白主要定位在细菌细胞表面,能以一种真核样RGD模序依赖的方式促进分枝杆菌对巨噬细胞的粘附和入侵;同时,该团队利用酵母双杂交系统筛选出了Mce3C潜在的宿主相互作用蛋白—β2整联蛋白。进一步的研究证实了结核分枝杆菌Mce3C蛋白能直接作用并通过存在于细胞表面的β2整联蛋白激活SFKs-Syk-Vav-Rho-ROCK信号轴,并引起细胞骨架的重排进而促进分枝杆菌对巨噬细胞的入侵(请见附图)。这些新的研究成果有助于进一步阐明结核分枝杆菌侵入宿主细胞的分子机制,同时为抗结核药物设计提供了新靶点。 相关研究成果已于近日发表在Cellular Microbiology杂志上,题为“M. tuberculosis Mce3C promotes mycobacteria entry into macrophages through activation of β2 integrin-mediated signaling pathway”。刘翠华课题组的硕士研究生张勇为该文章的第一作者,刘翠华研究员为该文的通讯作者。该研究得到了国家科技部、国家自然科学基金委、北京市自然科学基金委和中国科学院的资助。
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