腸道菌群作為近年來的科研熱點,,已經(jīng)被證明與多種疾病相關(guān),,并且相關(guān)研究常登上CNS正刊,僅8月份就有超過10項相關(guān)研究發(fā)表在CNS正刊上,,說明腸道菌群仍然是未來科研中的一大熱點,。但隨著研究的深入,腸道菌群與疾病的研究要求也越來越高,,如果說2年前還能依據(jù)不同樣本進行高通量測序鑒定菌群差異來發(fā)一個不錯的文章的話,,現(xiàn)在可能只能作為一個簡單的相關(guān)性檢測手段了,并且現(xiàn)在要將疾病與腸道菌群關(guān)聯(lián)可能成本越來越高了,。那么,,“后腸道菌群時代”該如何進行腸道菌群與疾病相關(guān)研究呢?別著急,,自然有大牛走在科學(xué)的最前沿,。8月26日,,來自日本理研綜合醫(yī)學(xué)科學(xué)中心的Hiroshi Ohno團隊在Nature發(fā)表題為“Gut microorganisms act together to exacerbate inflammation in spinal cords”的研究論文,文章發(fā)現(xiàn),,腸道共生菌群可以協(xié)同作用惡化自身免疫性腦脊髓炎(EAE),該文章不僅再一次在“腸-腦軸”研究領(lǐng)域取得新突破,,還為我們后續(xù)研究腸道菌群與疾病提供很大的指導(dǎo)。 https://www./articles/s41586-020-2634-9大量研究表明,,腸道菌群參與自身免疫性疾?。ㄈ缍喟l(fā)性硬化)的病理過程,小鼠實驗也暗示腸道菌群參與EAE(多發(fā)性硬化的小鼠模型)的發(fā)生,,但腸道菌群如何調(diào)節(jié)腸外組織(如脊髓)的炎癥尚不清楚,。1.調(diào)節(jié)腸道菌群抑制EAE發(fā)展為了證明腸道菌群與EAE發(fā)展的相關(guān)性,作者使用復(fù)合抗生素清除腸道菌群后用MOG誘導(dǎo)EAE,,發(fā)現(xiàn)清除腸道菌群可緩解EAE評分,;之后使用單一抗生素處理,發(fā)現(xiàn)青霉素(Amp)處理可有效緩解EAE發(fā)展,,檢測免疫細胞變化后,,發(fā)現(xiàn)主要差異集中于Amp減少了攻擊髓鞘的CD4+T細胞(MOG特異性T細胞)。 作者進一步研究Amp處理引起的細菌結(jié)構(gòu)變化,,發(fā)現(xiàn)Amp幾乎完全消除一株丹毒絲菌科細菌(OTU0002),,對無菌小鼠定植OTU0002(豐度最高的乳桿菌作為對照),發(fā)現(xiàn)OTU0002可明顯惡化EAE評分,,增加Th17細胞產(chǎn)生,,其潛在的機制為OTU0002增加血清淀粉樣蛋白(SAA)和IL-23產(chǎn)生,從而刺激Th17細胞分泌IL-17,。 3.羅伊氏乳桿菌與OTU0002協(xié)同促進EAE發(fā)展作者進一步發(fā)現(xiàn)單獨定植OTU0002引起的癥狀與普通小鼠相比較輕,,暗示其他細菌也參與EAE的發(fā)展;之后作者從小鼠中鑒定出羅伊氏乳桿菌編碼的多肽UvrA,,在體外可刺激促炎細胞因子分泌,,但是體內(nèi)引起的EAE癥狀仍然很輕微,,于是作者將羅伊氏乳桿菌與OTU0002共同定植在小鼠腸道,,在無菌小鼠或普通小鼠中都能加劇EAE發(fā)展,說明EAE的發(fā)展需要腸道細菌的協(xié)同作用,。
本文主要研究腸道菌群與EAE發(fā)展的關(guān)系,,全文可分為三部分:①腸道菌群與疾病的相關(guān)性:菌群可調(diào)控EAE的發(fā)展;②腸道菌群與疾病的因果性(及機制):鑒定出差異細菌,,定植后可加劇EAE,,潛在機制為通過促進SAA和IL-23釋放,增加IL-17產(chǎn)生,;③協(xié)同作用(創(chuàng)新點):鑒定出腸道中的另外一株細菌,,二者可協(xié)同發(fā)揮作用加劇EAE,。傳統(tǒng)文章在進行腸道菌群與疾病研究時,一般采用的也是相關(guān)性,、因果關(guān)系,、機制探究三步走的方法,不同的是:①傳統(tǒng)的相關(guān)性主要對不同來源的樣品進行測序分析,,分析菌群結(jié)構(gòu),、豐度、種屬等的變化,;②在進行因果性研究時,,多采用糞便移植的手段,從宏觀的角度研究腸道菌群與疾病的關(guān)系,;③而機制探究則是依據(jù)多組學(xué)手段(宏基因組,、轉(zhuǎn)錄組及代謝組等)鑒定差異代謝物和靶標(biāo),進一步進行干預(yù)驗證,。而從本文我們可以發(fā)現(xiàn),,作者在進行腸道菌群與疾病相關(guān)性時,直接用抗生素清除菌群,,之后分析菌群差異,,但不同的是,作者并未進行糞便移植,,而是鑒定差異菌株,,從而單獨定植該菌株,驗證其因果關(guān)系,,并進行機制研究,,之后創(chuàng)新性地鑒定出腸道菌群之間的協(xié)同作用??偟膩碚f,,該文章提示我們,腸道菌群與疾病的研究已經(jīng)開始從傳統(tǒng)的多組學(xué)層面的宏觀研究轉(zhuǎn)為特定菌株層面的精細化研究,。不僅是這一篇文章,,近期的CNS正刊,已經(jīng)揭示出這種趨勢:(1)今年6月份cell上線的“The Intermucosal Connection between the Mouthand Gut in Commensal Pathobiont-Driven Colitis”,,研究牙周炎與結(jié)腸炎,。首先通過構(gòu)建不同模型檢測腸道菌群變化(相關(guān)性);其次鑒定出克雷伯氏菌屬,,定植后惡化結(jié)腸炎(因果性),;最后證明該菌屬激活炎性體。 https://www./science/article/pii/S0092867420306814(2)2019年11月Nature發(fā)表的“Bacteriophage targeting of gut bacteriumattenuates alcoholic liver disease”,,研究腸道菌群與酒精性脂肪肝,。首先通過分析不同來源樣本的菌群差異(相關(guān)性),;其次鑒定出糞腸球菌屬,定植后引起酒精性脂肪肝,;最后篩選噬菌體治療,。 https:///10.1038/s41586-019-1742-x(3)2018年Science發(fā)表的“Translocation of a gut pathobiont drives autoimmunity in mice and humans”,研究腸道菌群與自身免疫疾病,。首先通過抗生素處理鑒定出細菌遷移,;其次定植該菌引起自身免疫疾病,;之后揭示該菌與芳烴受體互作,;最后開發(fā)靶向疫苗治療。 www.sciencemag.org/content/359/6380/1156/suppl/DC1因此,,腸道菌群與疾病未來的研究可大致分為以下幾個方面:①通過不同樣本鑒定差異細菌,,該方法適用于容易獲得較好的臨床樣本;②抗生素處理檢測疾病發(fā)展與菌群差異,,值得注意的是,,該方法可先通過復(fù)合抗生素處理檢測有無表型差異,之后通過具體抗生素處理檢測差異后確定細菌類型,;小鼠定植單菌驗證因果性:該方法一般采用無菌小鼠或抗生素處理(清除菌群)小鼠定植菌群后,檢測疾病原發(fā)情況及致病因素誘導(dǎo)后的易感性,。基于細菌的不同類型,,其機制研究有所不同,但一般的思路可根據(jù)前期文獻報道,,選定潛在通路進行研究,,如果前期研究較少,可通過流式檢測免疫細胞變化,,之后結(jié)合RNA測序等手段確定具體信號通路,。(4)干預(yù)治療或創(chuàng)新點發(fā)現(xiàn)針對前期發(fā)現(xiàn)的病原菌開發(fā)干預(yù)治療手段,常見的有噬菌體,、靶向疫苗,、特定抗生素處理等。另外可研究腸道細菌之間的互作,、細菌遷移或免疫細胞遷移等途徑,,或結(jié)合最新熱點,增加文章的創(chuàng)新性,。前三步的研究較為常規(guī),抓住“后腸道菌群時代”轉(zhuǎn)向精細化研究即可,,而一篇文章最終能在什么層次,,第四步很關(guān)鍵,,有足夠的創(chuàng)新點或重大意義,發(fā)CNS也并非不可能,。當(dāng)然,,一篇文章的最終發(fā)表在什么刊物,與許多因素相關(guān),,發(fā)表在什么雜志也并不能完全體現(xiàn)其價值,,只要所做的研究是有價值的即可。以上就是小編給大家介紹的腸道菌群與疾病研究思路,,僅供大家參考,,希望對大家有所幫助,若有不合理及不正確的地方,,也歡迎批評指正和交流,。
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