艱難梭菌感染已成為嚴(yán)重的，有時(shí)是致命的腹瀉病的主要原因。它在人們長(zhǎng)期接受抗生素治療的醫(yī)院和長(zhǎng)期護(hù)理機(jī)構(gòu)中表現(xiàn)最佳，但在社區(qū)中這也是一個(gè)日益嚴(yán)重的問(wèn)題。來(lái)自C. diff的大部分損害是由細(xì)菌產(chǎn)生的毒素引起的，這會(huì)損害腸道內(nèi)壁。
現(xiàn)在，隨著今天在“自然微生物學(xué)”上發(fā)表的新研究，我們終于知道C. diff的兩種主要毒素A和B如何進(jìn)入腸細(xì)胞，這是邁向可能不涉及抗生素治療的第一步。
“這種疾病純粹是因?yàn)槎舅兀?rdquo;在波士頓兒童醫(yī)院泌尿外科研究細(xì)菌毒素的Min Dong博士說(shuō)。“沒(méi)有毒素的C.diffileile菌株可以在腸道定植，但它們沒(méi)有問(wèn)題。”
篩查遺傳脆弱性
2016年，Dong和他的同事揭示了毒素B的入口。利用CRISPR / Cas9基因編輯技術(shù)，他們篩選了人類(lèi)細(xì)胞中的所有基因，因?yàn)樗鼈冊(cè)诙舅亟Y(jié)合和進(jìn)入細(xì)胞中具有潛在作用。當(dāng)他們突變基因的一個(gè)名為Frizzled的受體時(shí)，毒素?zé)o法進(jìn)入細(xì)胞，腸組織變得不那么敏感。
使用相同的方法，該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)確定了毒素A的入口。更好的是，他們發(fā)現(xiàn)這種毒素的活性可以被已經(jīng)開(kāi)發(fā)用于各種醫(yī)學(xué)適應(yīng)癥的分子阻斷。
毒素A CRISPR / Cas 9篩選領(lǐng)導(dǎo)梁濤博士，宋海田博士，張杰博士，董博士實(shí)驗(yàn)室。他們發(fā)現(xiàn)毒素A需要許多參與合成某些糖分子的基因才能與細(xì)胞結(jié)合。這些糖，稱(chēng)為硫酸化聚糖，在細(xì)胞表面上非常豐富。病毒，天然生長(zhǎng)因子和信號(hào)分子經(jīng)常使用它們進(jìn)入細(xì)胞或與細(xì)胞通信。
“當(dāng)我們看到硫酸化聚糖的潛在作用時(shí)，我們向哈佛醫(yī)學(xué)院Sean Whelan博士實(shí)驗(yàn)室的病毒學(xué)同事劉卓明博士和Lindsey Robinson-McCarthy博士尋求幫助，”該研究的高級(jí)研究員董說(shuō)。“他們熟悉這些聚糖作為各種病毒的附著因子。”
一個(gè)方便的入口通道
研究人員共同確定，毒素A使用廣泛的硫酸化聚糖與細(xì)胞表面結(jié)合。但那不是全部。
“僅僅與細(xì)胞結(jié)合是不夠的，”董說(shuō)。“毒素必須找到一種有效進(jìn)入細(xì)胞的方法。”
它有。屏幕上最受歡迎的是編碼低密度脂蛋白受體(LDLR)的基因。該受體經(jīng)常被販運(yùn)，在細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)部之間來(lái)回移動(dòng)以將脂蛋白帶入細(xì)胞中。
“毒素A劫持LDLR有效進(jìn)入細(xì)胞，”董解釋說(shuō)。“通過(guò)將聚糖的初始識(shí)別與LDLR的募集相結(jié)合，毒素最大化其在細(xì)胞表面上著陸的機(jī)會(huì)并且可以快速進(jìn)入細(xì)胞。”
從生物學(xué)角度講，腸細(xì)胞會(huì)為毒素提供方便的歡迎墊。但是，相信通過(guò)防止毒素與糖結(jié)合，這種生物學(xué)可能相對(duì)容易受到阻礙。
帶誘餌的轉(zhuǎn)移
商業(yè)利益已經(jīng)開(kāi)始尋求開(kāi)發(fā)硫酸化化合物，其阻止各種分子與硫酸化聚糖受體結(jié)合。這些化合物充當(dāng)誘餌，束縛分子，否則這些分子會(huì)與腸道表面的細(xì)胞結(jié)合。
“這種毒素更傾向于細(xì)胞表面的糖類(lèi)，”董說(shuō)。“人造糖可以阻止它。”
開(kāi)發(fā)中的一個(gè)誘餌是稱(chēng)為GM-1111的糖樣分子，其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于抗凝血?jiǎng)└嗡亍Ｋ畛踉O(shè)計(jì)用于抑制炎癥狀態(tài)下的免疫反應(yīng)，而沒(méi)有肝素的抗凝血作用，這可能導(dǎo)致出血。其制造商GlycoMira向Dong的實(shí)驗(yàn)室提供了GM-1111，該實(shí)驗(yàn)室將其重新用于抗毒素A.
在小鼠模型中，GM-1111減少了毒素誘導(dǎo)的液體積聚和結(jié)腸組織損傷，這是一個(gè)令人鼓舞的跡象。
該實(shí)驗(yàn)室的下一個(gè)科學(xué)問(wèn)題是如何將毒素A和B共同作用以促進(jìn)C. diff病。“大多數(shù)感染都涉及A和B，”Dong說(shuō)。“現(xiàn)在我們有辦法阻止這兩種毒素，我們可以嘗試一種組合方法。”