与人体细胞对话的肠道细菌可能会导致新的治疗方法

我们与生活在我们体内的数万亿细菌有共生关系 - 它们帮助我们,我们帮助它们。事实证明,他们甚至说同一种语言。来自洛克菲勒大学和伊坎医学院的新研究。西奈认为,这些新发现的共性可能为“工程化”肠道菌群打开了大门,这些肠道菌群可以对疾病产生治疗上的有益作用。

“我们称之为模仿,”洛克菲勒大学遗传编码小分子实验室主任肖恩布拉迪说。本周在“ 自然 ”杂志上发表的一篇论文中描述了这一突破。

在一项双管发现中,Brady和共同研究人员路易斯科恩发现肠道细菌和人体细胞虽然在许多方面有所不同,但它们基于称为配体的分子,讲的是基本相同的化学语言。在此基础上,他们开发了一种基因工程方法,通过改变人体新陈代谢,生产出可能治疗某些疾病的分子。在对小鼠系统的测试中,改良肠道细菌的引入导致动物血糖水平降低和其他代谢变化。

分子模仿

该方法涉及配体的锁键关系,其与人细胞膜上的受体结合以产生特定的生物学效应。在这种情况下,细菌衍生的分子模仿人类配体,其与一类称为GPCR的受体结合,用于G蛋白偶联受体。

Brady说,许多GPCR与代谢疾病有关,并且是药物治疗的最常见目标。并且它们方便地存在于胃肠道中,其中也发现了肠道细菌。“如果你要谈论细菌,”布拉迪说,“你将在那里与他们交谈。” (肠道细菌是微生物组的一部分,微生物群体存在于人体内和体内。)

在他们的工作中,Cohen和Brady设计肠道细菌以产生特异性配体N-酰基酰胺,其与特定的人类受体GPR119结合,已知其参与葡萄糖和食欲的调节,并且以前是治疗糖尿病和肥胖症的治疗靶点。他们创造的细菌配体在结构上几乎与人类配体完全相同,科恩医学院的伊恩医学院胃肠病学助理教授科恩说。西奈半岛。

操纵系统

在使用细菌的优势中,科恩在布拉迪实验室花了五年时间作为洛克菲勒临床学者计划的一部分说,他们的基因比人类基因更容易操作,而且人们已经对它们了解很多。“我们内部所有细菌的所有基因都已在某些时候进行了测序,”他说。

在过去的项目中,布雷迪实验室的研究人员从土壤中开采微生物以寻找天然存在的治疗剂。在这种情况下,科恩开始用人体粪便样本寻找他可以设计的DNA的肠道细菌。当他找到它们时,他克隆了它们并将它们包装在易于生长的大肠杆菌中。然后,他可以看到工程化大肠杆菌菌株制造的分子。

虽然它们是非人类微生物的产物,但Brady说将实验室中产生的细菌配体视为外来物是错误的。“在过去20年中,这一领域最大的改变是,我们与这些细菌的关系并不是对立的,”他说。“它们是我们生理学的一部分。我们正在做的是利用原生系统并将其操纵到我们的优势。”

“这是我们希望对微生物分子产生的分子进行大规模,功能性审讯的第一步,”布拉迪说。他的计划是系统地扩展和定义我们内脏中细菌用来与我们互动的化学物质。事实证明,我们的肚子充满了希望。