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Nature:揭秘肠道菌群与人类细胞对话机制 有望帮助开发多种人类疾病的新型疗法

2017年9月4日 讯 --我们与居住在体内数以万亿计的微生物菌群之间有一种奇妙的共生关系,彼此之间互相帮助,这些微生物菌群甚至会说同一种语言,近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自洛克菲勒大学及西奈山伊坎医学院的研究人员通过研究发现了一些特殊的共性,或能帮助科学家们对肠道菌群进行改造来帮助开发治疗人类多种疾病的新型疗法。

研究人员Sean Brady表示,尽管在很多方面不同,但肠道菌群和人类细胞能够根据配体分子以一种相同的化学语言来进行沟通交流,基于此,研究人员开发了一种新方法来对肠道菌群进行遗传工程化操作使其产生特殊的分子,通过改变人类机体的代谢来潜在地治疗多种人类疾病,通过引入修饰后的肠道菌群就能够帮助降低动物机体的血糖以及其它代谢改变。

图片来源:The Rockefeller University

分子模拟

研究人员开发的方法涉及配体的锁钥关系,配体能够与人类细胞表面的细胞膜上的受体进行结合来产生特殊的生物学效应,在这种情况下,由细菌产生的特殊分子就能够模拟人类的配体,同一系列名为GPCRs的受体分子进行结合(GPCRs:G蛋白偶联受体)。很多GPCRs与多种机体代谢疾病的发生直接相关,同时其也是很多药物疗法的常用靶点,通常GPCRs存在于胃肠道中,当然胃肠道中也是肠道菌群的栖息地,研究者认为,如果你想要和细菌对话,那么胃肠道就是绝佳的地方。

这项研究中,研究者Cohen及其同事对肠道菌群进行工程化操作使其产生特殊配体N-酰胺,这种配体能够同名为GPR119的特殊人类受体分子结合,GPR119主要参与人类机体中葡萄糖和食欲的调节,此前研究者也发现该受体能够作为治疗糖尿病和肥胖的特殊靶点分子。研究者表示,他们所开发的细菌配体几乎同人类配体结构完全相同。

操作系统

研究者表示,机体中所有细菌中的所有基因在某一个时刻都能够被测序,在过去研究中,研究者Brady的实验室从土壤中“发掘”了很多微生物并试图从这些微生物机体中寻找天然的治疗制剂,而研究者Cohen则对人类粪便样本开始进行研究试图寻找能够进行工程化操作的肠道菌群,研究者发现他们能够对这些特殊细菌进行培养并且将其置于大肠杆菌中促其生长,随后就能够看到大肠杆菌能够工程化制造哪些细菌了。本文研究仅仅是研究者开始深入探究肠道菌群的第一步,后期他们将会通过更为深入的研究来扩展与人类机体相互作用的肠道微生物菌群的理解。

参阅文献:

Louis J. Cohen,Daria Esterhazy,Seong-Hwan Kim, et al. Commensal bacteria make GPCR ligands that mimic human signalling molecules. Nature (2017) doi:10.1038/nature23874

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