《科学家发现调节肠道菌群的重要免疫机制》

  • 来源专题:再生医学与健康研发动态监测
  • 编译者: malili
  • 发布时间:2017-07-27
  • 医院德尔马医学研究所(IMIM)的研究人员首次证明,人体肠道分泌的免疫球蛋白M在保持肠道菌群多样性方面发挥巨大作用。该成果已在著名的科学杂志《免疫学》上发表。

    该文章的第一作者 Giuliana Magri指出,除了免疫球蛋白A(IgA)外,人体肠道分泌的免疫球蛋白M(IgM)与肠道微生物群相互作用,并积极参与维持其多样性。此外,该免疫球蛋白是我们的有机体能够识别和适应其微生物环境的免疫记忆系统的一部分。

    为开展研究,他们实施了高度先进的实验技术和大数据分析方法。这项工作的另一个亮点是使用人类肠道样本进行分析而不是通常的小鼠模型,原因不仅是因为IgM在小鼠中起着不同的作用,而且因为这样有助于结果的后续应用。这项工作的另一个结论是,IgM不仅作为排除和除去微生物的作用之外,也积极参与了对我们健康有益的微生物的维护,它为随后研究涉及到与微生物改变有关的所有病理过程的发展和演变的因素提供了关键信息。

    免疫球蛋白是作为抗体的蛋白质,并保护机体免受试图入侵它的各种微生物和外来试剂的危害。但不是所有的微生物都是有害的。据估计,人体肠道包含数百万种有益于健康的菌群,包括细菌、病毒和真菌,也称为肠道菌群或微生物群。健康平衡的肠道微生物群对肠道健康和营养吸收至关重要,缺乏平衡可能导致某些疾病的发生。免疫系统在微生物群的控制中发挥重要作用,消除可能是有害的微生物,同时容忍其他更有益的微生物。免疫球蛋白A(IgA)是研究最多的与肠道微生物群调节相关的免疫学分子之一。这些分子被分泌到肠粘膜中,防止有害细菌侵入我们的身体。

    该组织的主要研究者Andrea Cerutti指出,IgA的重要性是无可争议的,但这种免疫球蛋白在很大一部分人群中是缺乏的,但目前并没有出现疾病症状。之前,IgM被认为在IgA缺乏时起补偿性作用,但这项研究表明了IgM在调节肠道微生物群中的重要作用。

    微生物群是目前最有希望的研究领域之一,因为我们每个人都拥有约1000亿个细菌,这些细菌对我们的健康至关重要,他们在我们身体的许多过程中起着重要的作用。这项研究为每个病人确定新的治疗靶点开辟了新的途径。

    (李亚清 编译)

  • 原文来源:https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-07/idm-kim071017.php
相关报告
  • 《美科学家发现噬菌体影响肠道微生物组动态的机制》

    • 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:2019-06-10
    • 肠道微生物组是一个复杂的,相互关联的物种生态系统。而且像任何生态系统一样,有些生物是捕食者,有些是猎物。最近,一项新研究调查了噬菌体对肠道微生物以及人体健康的影响。他们发现噬菌体可以对肠道微生物组的动态产生深远的影响,不仅直接影响某些物种,而且还会对其他物种产生连锁效应。噬菌体也可能通过调节代谢物(包括大脑中发现的化学物质)来影响其人体宿主。相关结果发表在《Cell Host&Microbe》杂志上。 在该研究中,研究小组用一组确定的人类细菌定植在老鼠的肠道,然后添加了噬菌体,追踪每种微生物的生长。利用高通量测序和计算分析,该团队发现噬菌体会引起特定细菌的含量的下降,但对生态系统的其他部分(包括非目标物种的大量繁殖)也会产生波动效应。 除了研究对微生物的影响外,该团队还研究了可能来自宿主和细菌的代谢组 - 化学物质的影响。他们发现,当他们用噬菌体调节微生物组时,他们可以看到代谢组的靶向变化,包括神经递质水平和胆汁酸的变化。 “这一发现使我对后续工作着迷并提出了重要问题:我们可以使用噬菌体调节这些活动吗?即使它们不被用作直接治疗药物,我们的研究表明,噬菌体可能是了解改变微生物组的其他疗法的潜在影响的良好工具。”
  • 《科学家发现10种新型细菌免疫防御系统》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:huangcui
    • 发布时间:2018-02-02
    • 在一项大规模的系统性研究中,来自以色列魏茨曼科学研究所的Rotem Sorek教授和他的研究团队揭示出细菌存在10种之前未知的细菌免疫防御机制。Sorek说:“我们发现的这些系统不同于之前看到的。但是,我们认为在这些系统中,有一到两种系统可能有潜力扩大基因编辑工具箱,而其他的系统指向人体免疫系统的起源。”相关研究成果于2018年1月25日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Systematic discovery of antiphage defense systems in the microbial pangenome”。 Sorek解释道,细菌并不能够仅依靠CRISPR来对付噬菌体。事实上,许多噬菌体都具有抑制CRISPR活性的“抗CRISPR”蛋白,这提示着其他的系统收拾残局。Sorek和他的团队通过构建出一种扫描所有细菌基因组---迄今为止大约有5万种基因组---的计算机程序来开始对这些系统的研究。他们开发的这些算法并不寻找具有事先确定的特征的序列,而是寻找参与免疫防御的基因的“统计学特征(statistical signature)”,比如,它们在“防御岛(defense islands)”---在那里,几个防御相关的基因被发现位于彼此附近---中的位置。随后,鉴于免疫系统基因很少单独地发挥作用(即便在细菌中,也是如此),这些研究人员开发出复杂的计算机分析方法,以便理解哪些基因联合起来并共同组成一种防御系统。 一旦他们将潜在的防御基因从几百万个减少到几百个时,这些研究人员就需要测试他们鉴定出的候选机制。他们不是尝试从数百种不同的细菌中分离出基因序列,而是寻求合成生物学的帮助:订制这些基因。他们把成串的基因密码---总共有40万个碱基---送到一个商业实验室,从而合成数十种不同的多基因系统用于测试。他们将这些合成系统插入到天然免疫系统已被灭活的实验室细菌中。接着,他们让这些细菌接触噬菌体和其他的感染因子,以便观察这些移植的防御系统是否是有活性的。在他们研究的各种系统中,10种防御系统强力地保护了这些实验室细菌免受感染,因而将它们鉴定出为新的免疫防御系统。 Sorek说,在计算机分析和开展实验的各个阶段之间,这项研究要求在他的实验室里工作两年的六名人员付出大量的努力。这项研究是由Shany Doron博士和Sarah Melamed博士领导的,而且Gal Ofir、Azita Leavitt博士、Anna Lopatina博士和Gil Amitai博士密切参与其中。这个团队每隔一周就开一次“防御委员会(defense council)”来讨论不同的研究分支和他们已发现的防御机制。