肠道细菌的精确编辑:治疗结肠炎的潜在方法

德克萨斯大学西南医学中心的研究人员使用精确编辑肠道中的细菌种群来预防或减轻结肠炎小鼠模型的炎症严重程度。

这种潜在的策略——针对仅在肠道炎症期间活跃的代谢途径——预防或减少了肠道炎症小鼠模型该研究的共同通讯作者、微生物学助理教授塞巴斯蒂安·温特博士说，在健康、平衡的细菌种群的对照动物中，没有明显的影响自然．

他说:“我们的研究结果为精确改变肠道细菌种类提供了一个概念框架，以减少与结肠炎和其他形式的炎症性肠病(IBD)中出现的细菌不受控制增殖相关的炎症。”

“我们强调，这是一项概念验证研究，其中钨的一种形式重金属大剂量使用是很危险的。摄入重金属永远都不安全。现在我们有了药物靶点(细菌途径)，我们的目标是找到一种安全的疗法，发挥类似的效果，”温特博士补充道，他是德克萨斯大学西南分校生物医学研究的W.W. Caruth, Jr.学者。bob88体育平台登录

就像花园里的植物一样，通常排列在肠道上的不同微生物种群(称为微生物群)对人类健康至关重要。它们有助于消化，教育免疫系统，并抵御感染。然而，当微生物种群变得不平衡时，这些原本有益的细菌就会成为不利因素，就像花园植物变得具有入侵性并排挤竞争物种一样，他解释道。

了解肠道菌群生物学的主要障碍之一是其巨大的多样性。在人类的肠道中发现了数百种不同种类的细菌，不同个体之间的物种组成差异显著。

肠道菌群组成的变化在许多人类疾病中都可以看到，如IBD，一种慢性，终身炎症性疾病，包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。美国疾病控制和预防中心估计，美国至少有100万成年人受到IBD的影响。这种疾病目前还没有治愈或预防方法。温特博士说，肠道菌群的变化也发生在2型糖尿病、结肠癌、hiv相关肠道疾病以及某些早产儿中出现的坏死性小肠结肠炎中。

肠道菌群中与炎症性疾病有关的一些细菌是肠道菌群中与炎症性疾病有关的细菌肠杆菌科家庭。该家族的成员，包括非致病性大肠杆菌(Escherichia coli)，在健康的肠道中少量存在，并能防止沙门氏菌等病原体的感染，沙门氏菌是食物中毒的常见原因。

然而，在IBD患者和结肠炎小鼠模型中，肠杆菌科研究报告的共同第一作者、冬季实验室的博士后研究员朱文汉博士说，物种生长不受控制。

在最近发表在《细胞宿主与微生物》杂志上的工作中，温特实验室报告说，这些成员的方式肠杆菌科与其他肠道细菌不同的是，家族为生长提供细胞能量，并获得营养物质。它们似乎使用独特的代谢技巧来促进它们的过度生长，并在疾病期间驱逐竞争的有益肠道细菌。

“这些途径是独特的，因为它们只存在于某些细菌中，只在肠道炎症期间起作用。这种情况为合理设计与肠道炎症相关的疾病(如IBD)的预防和治疗策略提供了机会，”温特博士解释说。

这一观察结果导致了目前的研究自然它使用重金属钨的一种形式来抑制病原体的代谢技巧。

“总的想法是，钨元素阻碍了这一进程肠杆菌科产生能量，在炎症发作期间减缓致病菌的生长。”

研究人员发现，钨被细菌吸收，并在不经意间融入了一种重要的细菌辅助因子。由此产生的有毒辅因子不能正常发挥作用，并破坏肠杆菌科在发炎的肠道中产生能量。在小鼠模型中，在饮用水中口服可溶性钨酸盐选择性地防止了藻华肠杆菌科他们说，是在内脏。附近的有益的细菌不受影响，显然是因为它们的能量生成代谢不依赖于那个特定的辅助因子。

值得注意的是，我们的策略只是抑制了开花肠杆菌科在肠道炎症而不是完全摆脱它们。这一发现很重要，因为在适当的比例下，肠杆菌科也能起到抵抗细菌病原体定植的作用，”温特博士说。“因此，在炎症发作期间控制这些细菌的繁殖比完全将它们从系统中清除更可取。”

温特博士说，尽管缺乏实验证据，但长期以来人们一直推测，肠道菌群组成的变化可能会恶化疾病。

研究人员报告说，在这项研究中，钨酸盐对结肠炎小鼠模型的治疗使肠道菌群在细菌物种平衡方面达到了更正常的状态，也减少了肠道炎症。钨酸盐治疗并没有治愈这种疾病，但它改善了动物的整体健康状况。

温特博士说:“我们只是在‘概念验证’实验中使用了钨，以确定一个潜在的分子靶点，我们距离将这一基本发现转化为对患者的治疗还很远。”他补充说，接触钨这种重金属可能会产生严重的负面影响，比如神经和生殖损伤。

传统的治疗方法侧重于治疗人体宿主。但这些最新的研究结果给我们带来了希望，从原则上讲，利用正常细胞是有可能的肠道细菌为了实现对宿主的积极结果，例如在治疗过程中仔细控制肠道菌群的功能和组成肠道炎症温特博士解释道。

“当医生使用广谱抗生素时，目标是杀死尽可能多的细菌。如果一个病人在诊所里病情严重，没有时间识别特定的病原体，就会使用广谱抗生素，”温特博士说。“广谱抗生素在肠道微生物群是毁灭性的。这就像在花坛上用手电筒，希望一旦你杀了杂草，花朵就会繁盛。

“在我们的案例中，我们找到了一种方法，只针对一个家族细菌,肠杆菌科，只有在炎症他说。“需要更多的研究来寻找人类疾病的潜在疗法，但这是有希望的第一步。”