Nature：重磅！揭示艱難梭菌毒素B入侵人細胞機制

2016年09月26日訊 在一項新的研究中，來自美國哈佛醫(yī)學院、波士頓兒童醫(yī)院和馬薩諸塞大學醫(yī)學院等機構(gòu)的研究人員鑒定出抵抗新興的威脅生命的胃腸道艱難梭菌（Clostridium difficile）感染的一個關(guān)鍵靶標。這項由來自波士頓兒童醫(yī)院的Min Dong博士和Liang Tao博士領(lǐng)導的研究揭示出這種細菌的最為強效的毒素如何進入細胞，這是開發(fā)抵抗它的療法的第一步。

艱難梭菌導致嚴重腹瀉和腸道炎癥。它很難被根除，已成為因胃腸道疾病而死亡的一個主要原因。艱難梭菌排在美國疾病控制與預(yù)防中心（CDC）列出的緊急耐藥威脅（urgent drug-resistant threats）清單的首位，單單在美國一年便導致50萬人感染。在大多數(shù)情形下，這種感染對醫(yī)院、長期護理機構(gòu)和長期接受抗生素治療的病人而言是一種威脅。

Dong解釋道，“抗生素清除正常的腸道細菌，為艱難梭菌在結(jié)腸中定植和生長提供空間。”

Dong、Tao與來自馬薩諸塞大學醫(yī)學院的研究人員一起發(fā)現(xiàn)一種關(guān)鍵的艱難梭菌毒素通過一種被稱作Frizzled的 受體進入細胞中---令人諷刺的是，已知這種受體也是協(xié)助維持結(jié)腸健康的信號的進入口。

鑒定Frizzled受體

艱難梭菌產(chǎn)生多種毒素，最為人所知的是毒素A和毒素B。Dong著重關(guān)注毒素B，其中毒素B已被證實即便在毒素A不存在時也能夠獨自導致疾病。

Dong說，“我們已知道這些毒素靶向和破壞結(jié)腸上皮細胞，而且它們可能劫持一種細胞表面蛋白作為它的受體。然而，毒素B的特異性受體一直是個謎。”

Frizzled受體是通過一種新的方法而被鑒定出的。作為Dong實驗室的一名博士后研究員，Tao與來自馬薩諸塞大學醫(yī)學院Abraham Brass博士實驗室的研究員Paul Meraner博士合作開展研究。他們首先利用新開發(fā)的CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)開展全基因組篩選，讓體外培養(yǎng)的人細胞中的基因發(fā)生突變。

Brass說，“Cas9技術(shù)起源自細菌，因此利用Cas9了解醫(yī)院中最壞細菌之一是令人欣慰的。作為胃腸科醫(yī)生，我已觀察到太多的由艱難梭菌導致的困難，因而期待我們戰(zhàn)勝它的那一天?！?/p>

如今，Tao和Meraner擁有細胞培養(yǎng)板，每個細胞攜帶一種讓一個不同的基因失去功能的突變。Tao說，“我們?nèi)缓髮⒍舅谺加入到這些培養(yǎng)板中，尋找具有抵抗性的細胞?！?/p>

大多數(shù)細胞都被這種毒素殺死，不過并不是所有的細胞都被殺死。在四輪篩選后，研究人員獲得未受到損傷的細胞群體。他們推論這些細胞攜帶保護它們免受這種毒素傷害的突變。但是突變發(fā)生在哪個基因上呢？

Tao說，研究人員利用下一代測序技術(shù)揭示出這些存活下來的細胞發(fā)生多種突變，“有一種突變就發(fā)生在一種被稱作Frizzled的受體上”。

在此之后，Tao首先證實毒素B利用Frizzled作為它的受體入侵體外培養(yǎng)的人細胞。接下來，通過與來自波士頓兒童醫(yī)院內(nèi)分泌學系的Ji Miao博士和David Breault博士合作，Tao利用結(jié)腸干細胞構(gòu)建“類器官（organoid）”---微型的三維腸道組織培養(yǎng)物。當編碼Frizzled受體的基因被剔除時，這種類器官就對這種毒素產(chǎn)生抵抗性；那些保留Frizzled基因的類器官遭受到明顯的損傷。

最后，Tao與Dong實驗室高級研究員Jie Zhang博士合作在小鼠體內(nèi)開展研究，也取得類似的結(jié)果。

潛在的艱難梭菌治療策略

有趣的是，F(xiàn)rizzled也是通過一種眾所周知的Wnt通路在修復和維持結(jié)腸組織中發(fā)揮至關(guān)重要作用的“好”信號的受體。

Dong解釋道，“結(jié)腸中的干細胞依賴于Wnt信號讓它們發(fā)揮功能和產(chǎn)生新的細胞。毒素B和Wnt信號競爭結(jié)合到Frizzled受體上，這提示著毒素B直接抑制細胞中的Wnt信號?！?/p>

為了證實這一點，Tap、Dong和波士頓兒童醫(yī)院Wnt專家Xinjun Zhang博士、Xi He博士一起證實毒素B強烈地抑制Wnt信號。

Dong說，“這一發(fā)現(xiàn)提示著毒素B對結(jié)腸干細胞是特別有害的。在抵抗這些毒素時，恢復Wnt活性和維持干細胞健康將是非常重要的?！?/p>

Tao和Jie Zhang鑒定出一種保護結(jié)腸的潛在策略：他們發(fā)現(xiàn)一種重組的Frizzled蛋白片段能夠被用來“攝取”毒素B。另一種潛在的方法是直接激活Wnt信號。

癌癥治療？

已知Wnt信號通路也在癌細胞中發(fā)揮著重要作用。制藥公司正在試圖開發(fā)阻斷Frizzled受體的抗體。Dong和同事們猜測艱難梭菌毒素B的一個片段---該片段毒性并不是那么強---可能也是研究Wnt信號通路的一種研究工具和/或甚至可能是一種癌癥療法。

本文地址:http://www.mcys1996.com/jiankang/297071.html.

聲明： 我們致力于保護作者版權(quán)，注重分享，被刊用文章因無法核實真實出處，未能及時與作者取得聯(lián)系，或有版權(quán)異議的，請聯(lián)系管理員，我們會立即處理，本站部分文字與圖片資源來自于網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)載是出于傳遞更多信息之目的,若有來源標注錯誤或侵犯了您的合法權(quán)益，請立即通知我們(管理員郵箱：douchuanxin@foxmail.com)，情況屬實，我們會第一時間予以刪除，并同時向您表示歉意,謝謝!

上一篇: 為了治愈狂犬病,哪些科研成果值得關(guān)注

下一篇: Nature：發(fā)現(xiàn)難治性肺癌的致命性···