登上Nature！精準編輯「腸道微生物」，或可治療疾病

生物探索

編者按

不久前，小編總結了2017年腸道微生物領域的多項重要進展！邁入新的一年，該領域的熱度依然不減，一項「精準編輯腸道微生物可改善疾病」的新成果登上了最新一期的Nature！

圖片來源：Science

在這項研究中，來自德克薩斯大學西南醫學中心等機構的科學家們在結腸炎小鼠模型中，通過對腸道菌群的精準編輯，預防或降低了炎症的嚴重程度。

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在多種疾病中，腸道微生物發生變化

被譽為人類「第二基因組」的腸道微生物，對我們的健康至關重要，它們能夠幫助消化、培養免疫系統、抵禦感染。然而，當這一微生物群體變得不平衡，也會成為一種負擔，與多種疾病密切相關。

在人類中，已有成百上千種不同的細菌在腸道中被發現，不同個體之間的腸道菌群組成差別很大。科學家們也在多種人類疾病中觀察到了腸道微生物組成的變化，如炎症性腸道疾病（inflammatory bowel disease，IBD）、2型糖尿病、結腸癌、與HIV相關的腸道疾病，以及某些早產兒所患的壞死性小腸結腸炎。

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與IBD相關的腸道細菌，代謝途徑獨特

IBD是一種慢性、終身的炎性疾病，包括克羅恩病和潰瘍性結腸炎。目前，這種疾病還沒有治癒或預防的方法。

腸道微生物中與IBD等炎症性疾病有關的一些細菌屬於腸桿菌科（Enterobacteriaceae）。在健康的腸道中，這類細菌的數目很少，然而，在IBD患者和結腸炎小鼠模型中，腸桿菌科細菌會失控生長。

E. coli bacteria（圖片來源：西南醫學中心）

西南醫學中心Sebastian Winter博士實驗室近期發表在Cell Host & Microbe上的一項研究表明，腸桿菌科的成員產生能量和獲取營養的方式與其他腸道細菌不同。它們似乎使用了獨特的代謝技巧（徑途）來支持其過度生長，並在疾病期間「排擠」有益的腸道細菌。

Winter博士解釋道：「這些途徑是獨一無二的，因為，它們只存在於某些細菌中，且只在腸道炎症期間起作用。這恰恰為設計與腸道炎症有關的疾病（如IBD）的預防和治療策略帶來了機會。」

圖片來源：Nature

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找到一種方法，阻礙腸道細菌過度生長

也正是基於先前的這一發現，科學家們獲得了最新發表在Nature上的這項新成果。Winter博士是論文的共同通訊作者。

研究中，他們利用鎢（tungsten）的一種形式來抑制病原體的代謝技巧。結果顯示，鎢阻礙了腸桿菌科細菌產生能量的途徑，減緩了致病菌的生長。在小鼠模型中，口服鎢酸鹽（tungstate）選擇性地阻止了腸桿菌科細菌在腸道內「過度繁殖」，而附近的有益細菌並沒有受到影響。

進一步分析發現，鎢被細菌吸收後，無意融入了一種重要的細菌輔助因子中。這種攜帶了鎢的有毒輔助因子無法正常發揮作用，影響了腸桿菌科細菌在發炎腸道產生能量的能力。

Winter博士強調：「值得注意的是，我們的這種方法只會抑制腸桿菌科細菌在腸道炎症期間『爆發』，但不會完全清除它們。這是非常重要的，因為，在正常情況下，這類細菌也發揮了抵抗病原體的作用。」

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只是概念驗證實驗，離用於人類治療還很遠

總結來說，這項研究顯示，在結腸炎小鼠模型中，鎢酸鹽治療使腸道菌群恢復到了一個更正常的狀態，並減少了腸道炎症。儘管並沒有治癒該疾病，但它改善了實驗動物的整體健康狀況。

Dr. Sebastian Winter（圖片來源：西南醫學中心）

Winter博士表示，傳統的治療方法通常聚焦在治療人類宿主，但這些最新的結果帶來了不同的可能，原則上，我們有望利用腸道細菌來為宿主帶來積極的結果。

不過，他也強調：「我們現在只是在概念驗證實驗中利用鎢來鑒定潛在的分子靶點，離將這些基礎發現轉化為用於患者的治療方案還有很長的路要走。鎢是一種重金屬，可能會導致嚴重的副作用，如神經和生殖傷害。我們的目標是，找到一種能夠產生類似效果的安全療法。」

End

參考資料：1）Precision editing of gut bacteria: Potential way to treat colitis

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