《研究揭示了我们的免疫系统如何处理真菌和病毒感染》

  • 来源专题:生物安全网络监测与评估
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2020-03-10
  • 根据一项新研究首次对这两种类型的感染进行了研究,当患者也被病毒感染时,人体对真菌感染的免疫反应也会发生变化。

    这项由伯明翰大学,Pirbright学院和伦敦大学学院的研究人员进行的研究为免疫系统应对共感染的能力提供了新的思路。

    真菌感染是免疫力低下的患者的主要杀手,例如AIDS患者或移植受者,但它们通常与继发性病毒感染同时发生。尽管临床医生了解免疫系统如何对每种类型的病原体做出反应,但对于两种病原体同时发生的情况知之甚少。

    通常,白细胞会通过一种称为吞噬作用的过程攻击病原体-吞噬病原体。但是,在真菌感染中,该过程有时会“逆转”-通过称为胞吞作用的过程将真菌从白血球中弹出。

    在一项发表在《 PLOS病原体》上的新研究中,研究人员能够证明,当白细胞检测到病毒时,这种驱逐过程会迅速加速。

    该小组使用先进的显微镜技术研究了暴露于两种不同类型的病毒,HIV和麻疹的活白细胞,以及真菌病原体新隐球菌。这种机会性病原体在HIV +患者中尤其致命,每年在世界范围内导致约200,000人死亡。

    研究人员发现,白细胞不仅没有变得简单地无法处理真菌,反而开始更快地排出真菌细胞。

    主要作者,伯明翰大学微生物与感染研究所所长罗宾·梅教授解释说:“我们发现,当病毒存在时,巨噬细胞会更快地弹出它们的猎物-真菌细胞。出乎意料,但这可能是“释放”这些白细胞以应对新的病毒入侵者的尝试。”

    由于两种病毒都发生了胞吞作用,因此研究人员得出结论,这种作用可能是对病毒共感染的普遍反应。

    罗宾·梅教授补充说:“这是科学家第一次在更现实的继发性(病毒)感染环境中研究我们的免疫系统对真菌感染的反应。我们尚不知道这种机制是否会使白细胞产生清除真菌细胞虽然可以释放巨噬细胞以攻击病毒,但也可以释放真菌细胞,使其继续在体内传播。”

    Pirbright病毒糖蛋白小组负责人Dalan Bailey博士评论说:“这是微生物(本次真菌和病毒)之间的异族交互作用的另一个有趣例子。我们才刚刚开始了解宿主内微生物相互作用的复杂性,而这合作为这一激动人心的新研究领域提供了新的亮点”

    对动物模型研究这些过程将是该团队的下一步,其长期目标是利用触发真菌排出的机制,并利用它们来帮助从体内清除这些病原体。

相关报告
  • 《Cell:重磅!揭示反转子是细菌免疫系统的“门卫”,确保细菌在病毒感染后存活下来》

    • 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:2020-11-12
    • 在许多细菌物种中都发现了称为反转子(retron)的特殊杂合结构,这种结构一半是RNA,一半是单链DNA。自大约35年前被发现以来,科学家们已经在实验室中学会了如何使用反转子产生单链DNA,然而尽管对反转子进行了大量研究,但是没有人知道它们在细菌中的功能。 在一项新的研究中,来自以色列魏茨曼科学研究所的研究人员破解了这个长期以来的谜团:反转子是细菌免疫系统的“门卫”,可确保细菌菌落在遭受病毒感染后得以生存。除了揭示细菌用来保护自己免受病毒感染的新策略---这种策略与植物免疫系统所采用的策略惊人地相似---之外,这项研究还揭示了许多新的反转子,在将来,这些反转子可能会加入到基因组编辑工具包中。相关研究结果于2020年11月5日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Bacterial Retrons Function In Anti-Phage Defense”。 这项研究是在魏茨曼科学研究所分子遗传学系Rotem Sorek教授的实验室进行的,由来自他的实验室的Adi Millman,Aude Bernheim博士和Avigail Stokar-Avihail领导。Sorek和他的研究团队起初并未着手解决反转子的谜团;他们正在寻找细菌免疫系统中的新组分,特别是帮助细菌抵御病毒感染的组分。最近发现细菌的免疫系统基因倾向于在基因组中所谓的防御岛(defense island)内簇集在一起,这使得搜索它们变得更加容易。当他们在细菌的防御岛内发现反转子的独特特征时,Sorek团队决定开展进一步调查。 他们的初步研究表明,反转子肯定参与了保护细菌免受专门感染细菌的病毒(即噬菌体)的侵害。当这些研究人员更仔细地研究位于已知防御基因附近的其他反转子时,他们发现这些反转子始终在物理上和功能上与另一个基因相关联在一起。当相伴随的基因或反转子发生突变时,细菌在抵抗噬菌体感染方面就不太成功。 随后,这些研究人员着手在细菌基因组的防御岛内寻找更多的这类分子。最终,他们在众多细菌物种的不同防御岛内发现了大约5000个反转子,其中许多是新的。 为了检查这些反转子是否通常作为免疫机制发挥作用,这些研究人员将许多反转子逐个地移植到缺乏反转子的实验室细菌细胞中。正如他们所猜测的那样,他们在大量的这些细胞中发现了可以保护细菌免受噬菌体感染的反转子。 反转子如何做到这一点呢?这些研究人员着眼于一种特定类型的反转子,并在面对噬菌体感染时追踪它的行为,发现它的功能是导致受感染的细菌细胞自杀。曾经被认为仅属于多细胞生物的细胞自杀是中止广泛感染的最后手段---如果这种自杀机制能够在病毒完成自身复制并扩散到其他细胞之前足够快地杀死受感染细胞。 进一步的研究表明,反转子不能感知噬菌体本身的入侵,而是监视免疫系统的另一部分,即RecBCD,它是细菌的第一道防线。如果细菌意识到噬菌体已经干扰了它的RecBCD,那么反转子将通过第二个相关基因激活它的程序,从而杀死受感染的细胞并保护细菌菌落中的其余部分。 Sorek说,“这是一个聪明的策略,我们发现它的作用方式类似于植物细胞中采用的保护机制。就像感染植物的病毒一样,噬菌体也配备了多种抑制剂来阻断细胞免疫应答的不同部分。反转子就像植物中存在的保护机制一样,不需要能够识别所有可能的抑制剂,仅需控制一种特定的免疫复合物的功能。受到感染的植物细胞采用这种‘顿挫感染(abortive infection)’方法,杀死叶片或根部的一小部分,以保护植物本身。在细菌菌落中,同样的策略也可以促进群体的生存,即便牺牲个别成员。” 反转子在生物技术中非常有用,这是因为它们以一段RNA开始,这段RNA是合成单链DNA的模板。反转子序列中的这种模板可以被替换为任何所需的DNA序列,有时会与从细菌免疫工具包借用的另一种工具---CRISPR---组合使用,以各种方式操纵基因。 Sorek和他的团队认为,在他们鉴定出的多种反转子中,可能隐藏了多种可以为特定基因编辑需求提供更好模板的反转子。
  • 《新冠病毒逃避免疫系统关键机制揭示》

    • 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:2021-12-13
    • 据近日发表在《自然·通讯》杂志上的论文,美国得克萨斯农工大学健康科学中心和日本北海道大学的研究人员最近发现了一种关键机制,可以解释新冠病毒如何逃避免疫系统并在人体内复制。   “我们发现,新冠病毒携带了一种抑制基因,它可以抑制免疫系统中的一种人类基因,而这种基因对摧毁受感染的细胞至关重要。”该论文的主要作者小林浩一教授说。   免疫系统是一个由细胞和蛋白质组成的复杂网络,旨在抵御感染和疾病,特别是像新冠病毒这种导致人体出现许多问题的病毒。但事实上,免疫系统不是万无一失的,仍有许多人面临感染病毒的风险。科学家对新冠病毒如何逃避免疫系统的潜在机制一直知之甚少。   一般来说,人类免疫系统中的细胞能够通过摧毁受感染的细胞来控制病毒感染,从而使病毒无法复制。小林浩一的研究团队2012年发表于《自然评论免疫学》上的发现表明,执行该过程的一种主力基因被称为NLRC5,它调节主要组织相容性复合体(MHC)I类基因。而MHC-I类分子的表达对于针对病原体的免疫反应的启动和调节至关重要。   小林浩一说:“在感染病毒期间,NLRC5基因的数量和活性都会增加,为的是提高我们清除病毒的能力。”   新研究发现,新冠病毒之所以能够如此容易地复制,是因为该病毒携带了一种名为ORF6的抑制基因,该基因可以抑制NLRC5的功能,从而也抑制了MHC-I类分子途径。   此次发现揭示了新冠病毒如何在人体内复制的机制,有望促进开发防止病毒逃避免疫系统并在体内复制的新疗法。研究人员表示,希望这一新发现能让我们开发出一种可以阻断ORF6基因的新药,这样我们的免疫系统就能永久“击退”新冠病毒。