微生物组

从人体微生物组计划(2007年)到国家微生物组计划(2016年),美国酝酿了十年,各国也对微生物组研究投入了大量努力。微生物组学研究发展非常快,肠道微生物组与人体的多种疾病相关联,深刻影响了疾病的治疗和临床研究,包括体重、糖尿病、免疫系统、肠道疾病、代谢疾病、炎症、心脏病、大脑神经系统等等,被认为是人体的“第二基因库”。

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两篇Science揭示操纵蚊子肠道细菌有望控制疟疾传播

来源:本站原创 2017-10-06 23:27


图片来自来自Yuemei Dong博士。

2017年10月6日/生物谷BIOON/---由疟原虫感染导致的疟疾让全世界大约2亿人患病,一年杀死40万人,其中大多数是非洲儿童。如今,蚊帐和杀虫剂是预防疟疾的主要手段。但是假如科学家们能够孵化出抗疟疾的蚊子,将会怎么样?

在两项新的研究中,研究人员报道生活在蚊子肠道中的有益细菌能够有助做到这一点---这两项有点偶然的发现,如果取得成功,也许有一天会提供一种新的方法来阻止疟疾。相关研究结果都发表在2017年9月29日的Science期刊上,第一项研究的论文标题为“Driving mosquito refractoriness to Plasmodium falciparum with engineered symbiotic bacteria”,论文通信作者为中国科学院上海植物生理生态研究员、博士生导师王四宝(Sibao Wang)博士和美国约翰霍普金斯大学疟疾研究员Marcelo Jacobs-Lorena。第二项研究的论文标题为“Changes in the microbiota cause genetically modified Anopheles to spread in a population”,论文通信作者为约翰霍普金斯大学布隆伯格公共卫生学院微生物学教授George Dimopoulos。

疟疾是由雌性的被称作按蚊的蚊子传播的:这种蚊子叮咬了一个受感染的人,随后致病性的疟原虫在它的肠道中孵化,它再通过叮咬其他人来传播这种感染。

人类、动物,甚至昆虫,都拥有一群健康的肠道细菌,即所谓的肠道微生物组。科学家们早就知道一些天然的蚊子肠道细菌能够攻击疟原虫。存在的障碍在于如何将这种保护传播到野外足够多的蚊子中,以便产生重要的影响。

在第一项研究中,Jacobs-Lorena团队发现了一种奇怪的细菌菌株,这种菌株很容易地在蚊子间传播。这种被称作Serratia AS1的细菌菌株生活在蚊子的肠道和卵巢中。不同于其他的蚊子肠道细菌的是,雄性蚊子在交配期间将这种菌株传播给雌性蚊子,而雌性蚊子能够将它传播给它们的后代。

通过遗传手段改变这种细菌菌株,让它们释放一些抗疟疾化合物就可在不伤害蚊子的情形下抑制疟原虫生长。这些研究人员给少量的蚊子喂食这些已准备好的菌株,让它们与实验室中正常的蚊子进行交配。足够确信的是,整个下一代蚊子都携带着抑制疟原虫的菌株。

在第二项新的研究中,Dimopoulos团队和王四宝团队取得一项更加奇怪的发现。他们改变蚊子的一个免疫基因,使得该基因更加活跃,从而协助蚊子更好地抵抗疟疾。

从某种角度而言,这种微小的基因变化也改变了蚊子正常条件下的肠道细菌,使得它们对配偶更有吸引力。Dimopoulos说,经过修饰的雄性蚊子开始寻找未经过修饰的雌性蚊子,而且未经过修饰的雄性蚊子则寻找经过修饰的雌性蚊子。

这一理论的原理在于抑制肠道细菌会改变蚊子的气味。无论进行何种解释,Dimopoulos实验室的一群蚊子在7年内都保持这种疟疾抵抗性。

未参与这两项研究的蚊子专家们称这些研究结果是有前景的。

美国德克萨斯大学医学分校病理学助理教授Grant Hughes(未参与研究)说,“鉴于不可能存在解决疟疾问题的杀手锏,我们需要在我们的武器库中寻找所有可用的工具来抵抗这种疾病。”

美国宾夕法尼亚州立大学昆虫学家Jason Rasgon(未参与研究)说,这些发现是激动人心的,这是因为它们不只是寻找更好的疟疾控制方法。他说,“这是基础蚊子生物学的一个新的领域---肠道微生物组如何影响蚊子的行为。”

在实验室有效果并不总是代表着在野外也有效果。明年,霍普金斯大学的这些研究人员希望尝试着在一种更加真实的环境中孵化抗疟疾的蚊子。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Sibao Wang, André L. A. Dos-Santos, Wei Huang et al. Driving mosquito refractoriness to Plasmodium falciparum with engineered symbiotic bacteria. Science, 29 Sep 2017, 357(6358):1399-1402, doi:10.1126/science.aan5478

2.Andrew Pike, Yuemei Dong, Nahid Borhani Dizaji et al. Changes in the microbiota cause genetically modified Anopheles to spread in a population. Science, 29 Sep 2017, 357(6358):1396-1399, doi:10.1126/science.aak9691

3.Mosquito gut bacteria may offer clues to malaria control

4.Promising results for two genetic weapons against malaria


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