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Cell解读!科学家有望利用人类机体的肠道微生物组来开发治疗神经系统疾病的新型靶向性疗法!

来源:本站原创 2021-03-23 08:36

2021年3月23日 讯 /生物谷BIOON/ --当我们想到诱发神经系统疾病的原因以及如何治疗时,我们通常会想到针对大脑来进行研究;但这到底是不是最佳的方法或者唯一的方向呢?日前,一篇发表在国际杂志Cell上题为“Dissecting the contribution of host genetics and the microbiome in complex behaviors”的研究报告中,来自美国贝勒医学院等机构的科学家们通过研究发现,肠道中的微生物或许会诱发与复杂神经系统疾病相关的某些疾病症状,因此基于微生物的疗法未来或有望帮助治疗人类的神经系统疾病。

研究者Mauro Costa-Mattioli说道,机体不同的异常行为或许是由宿主的基因和其机体的微生物组进行相互依存调节的,具体而言,在神经发育障碍小鼠模型中,其多动行为是由宿主机体的遗传特性所空的,而社会行为缺陷则是由肠道微生物组所介导的。更重要的是,从治疗学的角度来讲,利用促进肠道中生物喋呤家族中特定化合物产生的特定微生物进行治疗,或者利用一种代谢活性的生物喋呤分子进行治疗,就能够改善机体的社会行为,但并不能改善机体的运动活性。

人类是宿主基因和微生物基因的携带者,虽然传统上大部分的关注点都在宿主基因上,但肠道微生物组(即生活在机体中的所有微生物群落)是遗传信息的另一个重要来源。本文研究为分析人类和微生物基因相互作用所诱发的神经系统疾病提供了一种不同的方法,相关研究结果表明,有效的治疗方法很可能需要同时针对大脑和肠道,从而解决所有症状,此外,研究人员还提出了另外一种可能性,即诸如癌症、糖尿病、病毒感染或其它神经性疾病等复杂的疾病或许也可能会携带微生物组的成分。

图片来源:Pixabay/CC0 Public Domain

大脑-肠道微生物组之间的串扰

研究者Sean Dooling博士说道,在人类机体中研究其之间的复杂相互作用是非常困难的,因此本文研究中我们使用了一种神经发育障碍的小鼠模型进行研究,这种模型缺失了Cntnap2基因(即Cntnap2-/-小鼠),这些小鼠会表现出社交障碍和多动性,类似于在自闭症谱系障碍患者中观察到的一样;此外,与很多自闭症谱系障碍患者一样,相比并未发生遗传改变的小鼠而言,构成其微生物组的细菌也会发生改变。进一步研究结果表明,调节肠道微生物组或能改善突变小鼠机体的社会行为,但并不会改变其多动性,这就表明,微生物组的改变会选择性地促成动物的社交行为。

如今研究人员能够有效区分微生物组以及动物机体基因突变对其行为改变的影响,肠道微生物组作为研究人类健康和疾病的重要变量,或许不应该被忽视。掌握力这些知识后,研究人员就能深入研究微生物组影响动物行为缺陷背后的分子机制,基于此前研究结果,这项研究中,研究人员利用益生菌—罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)来处理小鼠。研究者Shelly Buffington说道,我们发现,罗伊氏乳杆菌能恢复小鼠的正常社会行为但并不会纠正Cntnap2-/-小鼠的多动性;当他们给予无社交的小鼠一种能增加特殊化合物或代谢产物(在宿主肠道中会被罗伊氏乳杆菌增加)时,结果发现,当利用代谢产物而并非细菌治疗后,动物的社交缺陷得到了改善,这或许就提供了至少两种可能性的方法来通过肠道来调节大脑,即利用细菌或细菌诱导产生的代谢产物。

利用细菌来治愈大脑

本文研究是否能激发科学家们治疗人类神经系统疾病的新突破呢?虽然现在说还为时尚早,但研究人员对其研究结果非常有信心,本文研究有望帮助研究人员开发安全且有效的新型疗法,利用选择性的益生菌菌株或细菌诱导的药物来靶向作用肠道微生物组。虽然研究人员对这些细菌作用机制研究越来越深入,他们将能够更精确、更加有效地利用这种力量来帮助治疗人类神经系统疾病。本文研究代表了该研究领域的一项中大奖金很赞,因为很多人类疾病,尤其是影响大脑的疾病目前仍然非常难以治疗。

尽管研究人员取得了一定的科学进步和关于基因操作的承诺,但目前仍然很难通过调节人类基因来治疗疾病,但调节机体的微生物组却是非常有趣且能作为一种非侵入性的替代策略;实际上,研究人员目前正在开展一项临床试验,旨在利用罗伊氏乳杆菌来治疗自闭症患儿。基于本文研究结果,后期研究人员将会继续深入研究开发基于微生物的新型策略来帮助治疗人类神经系统障碍或疾病。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】Shelly A.Buffington,Sean W.Dooling,Martina Sgritta, et al. Dissecting the contribution of host genetics and the microbiome in complex behaviors Cell (2021). DOI: 10.1016/j.cell.2021.02.009

【2】Microbes may hold the key for treating neurological disorders

by Baylor College of Medicine

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