腸道感染的終極奧義——又是基因組的問題

鄰家怪蜀黍 @ 2015.08.10 , 05:00 pm

當你的腸道發生感染，你不是一個人在戰鬥！EPFL的科學家發現，不同人的基因將導致差異巨大的腸道微生物群落組成差異，這一研究發現將改變腸道疾病的治療方案。

考慮每天我們會攝入大量的微生物，我們的腸道也進化出一個十分發達和方式多樣的免疫機制。在面臨一些急性和慢性消化道疾病時，這些免疫機制將起到重要的作用，但是這種效果卻因人而異。一個長期困擾科學家的問題就是：我們的基因是如何影響腸道免疫系統抵抗感染的。

瑞士洛桑聯邦理工學院的科學家最近發現，腸道免疫力並非僅受單個基因的影響，而是由若干個基因組共同控制的，這一發現打破了原有的針對腸道疾病的的單一基因相關性的簡單看法，相關論文發表在《Nature communications》上。

一個健康的腸道中含有大量的益生菌，他們幫助我們消化和處理食物。但是其他的細菌會導致腸道感染，這就是為什麼腸道進化出了現有的免疫機制。在進食時，細菌刺激腸道細胞產生一些能夠抗微生物的化合物，能夠與感染性微生物的分子發生反應，但是這些物質也會損害腸道組織。為此，細胞還需要在受損區域釋放另一些物質，來激活腸道幹細胞再生，促進組織癒合。

然而，腸道免疫機制因人而異。一些人更容易被感染，因此他們在攝取相同的食物之後表現截然不同，比如兩個人同時吃了有沙門氏菌的漢堡，其中僅有一人可能生病。關鍵問題就在於兩人之間的遺傳差異性，相關研究十分匱乏。

Bart Deplancke實驗室在和EPFL的Bruno Lemaitre實驗室合作研究時，發現基因對腸道免疫影響的相關方式，研究人員拋開原有的認知局限，把研究對象從單一基因擴充到「基因簇」的複雜層面。

研究基因多樣性的難點就在於人，因為每個人的可變因素太多：不同的飲食習慣，生長速度，作息規律等等。很難在研究中將這些環境因素從遺傳效應中剔除。

於是，生物工程中的常客，果蠅就再次登場了，因為實驗室環境能夠對果蠅的生長環境進行標準化控制，這種條件下能夠控制變數進行研究。

新的研究中，科學家不再關注單一基因的結果，Maroun Bou Sleiman博士和博士後 Dani Osman先控制果蠅的生長因素，然後使用相同量的細菌去感染他們。

他們發現，不同品種的果蠅對腸道感染的敏感性差距巨大。在一些果蠅中，某種細菌將導致整個測試組全部掛掉，而對另一組毫無影響，而別的組則有一定比例死亡。

結論就是：在環境，食物，溫度等因素控制相同之後，不同基因組的果蠅對腸道感染的能力差異巨大。

確定是基因組的問題之後，接下來就是要找到對應的基因了，這就需要藉助基因技術和計算機計算了。

科學家發現了幾種針對腸道免疫的新的影響因素，這些因素的表達都不是來自單一基因，而是多個片段協同工作的。他們所發現的其中一組基因與分泌能夠與感染性微生物反應的分子有關。

還有一組基因與下列反應行為有關，在受到腸道感染時，通過降低腸道相關反應的氧活性，降低反應，間接減少反應對腸道的傷害。還有些基因有助於加速腸道細胞組織的癒合。而對照組的果蠅則缺乏相關的基因組，這就意味著，腸道感染是致命的。

相關的問題，同樣表現在人類身上(難道這就是我吃根黃瓜就拉稀的奧義么)。

相關論文見：

Bou Sleiman MS, Osman D, Massouras A, Hoffmann AA, Lemaitre B, Deplancke B. Genetic, molecular and physiological basis of variation in drosophila gut immunocompetence. Nature Communications 27 July 2015. DOI: 10.1038/ncomms8829

[鄰家怪蜀黍 via epfl]

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