PNAS：微生物“暗物質(zhì)”如何致病？

日期：2014-12-25 09:23:32

現(xiàn)代生物學(xué)中的一個最新重要發(fā)現(xiàn)是，人體中含有比人體細(xì)胞多出10倍的細(xì)菌細(xì)胞。但是，這些細(xì)菌對科學(xué)家來說仍然是個謎。

據(jù)科學(xué)家估計，生活在人體內(nèi)的細(xì)菌中有大約一半，因無法在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)，而幾乎不為人所知，也因此科學(xué)家稱其為“微生物暗物質(zhì)”。然而，科學(xué)家們一直決心要了解更多關(guān)于這些不可培養(yǎng)細(xì)菌的信息，因?yàn)樗鼈兛赡軙?dǎo)致某些使人衰弱的和慢性疾病的發(fā)展。

幾十年來，已經(jīng)構(gòu)成研究人員一個特別挑戰(zhàn)的菌群是Candidate Phylum TM7，據(jù)認(rèn)為它能引起炎性粘膜病，因?yàn)樗诨加醒乐苎祝ㄒ环N牙齦感染）的人們當(dāng)中非常普遍。

現(xiàn)在，加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）牙醫(yī)學(xué)院、J. Craig Venter研究所和華盛頓大學(xué)牙科學(xué)院的科學(xué)家們?nèi)〉玫囊豁?xiàng)里程碑式結(jié)果，闡述了TM7在牙周炎等疾病進(jìn)展中的作用。他們的研究結(jié)果揭示了TM7在生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和醫(yī)學(xué)中的重要性，并可能帶領(lǐng)我們更好地了解其他難以捉摸的細(xì)菌。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在12月22日的《PNAS》雜志。

UCLA口腔生物學(xué)教授Wenyuan Shi博士稱：“我認(rèn)為，這是我30年職業(yè)生涯中一項(xiàng)最令人興奮的發(fā)現(xiàn)。這項(xiàng)研究為我們使每一種不可培養(yǎng)的細(xì)菌變的可培養(yǎng)，提供了路線圖。”

研究人員培育了一種特定類型的TM7，稱為TM7x，存在于人類口腔中的TM7的版本，首次發(fā)現(xiàn)了該細(xì)菌和致病因子（稱為溶齒放線菌XH001，可引起黏膜炎癥）之間信號交互的證據(jù)。

華盛頓大學(xué)牙科學(xué)院代理副教授Jeff McLean博士稱：“一旦我們培養(yǎng)了TM7x并對其進(jìn)行測序，我們最終就可以弄清它在人體內(nèi)是如何生存的。這可能是‘兩種不同細(xì)菌之間寄生性長期附著’的第一個例子。”

為了證明TM7x需要XH001才能生長和生存，研究小組試圖將隔離的TM7x細(xì)胞與其他細(xì)菌菌株混合。只有XH001才能與TM7x建立一種物理聯(lián)系，這讓研究人員相信，TM7x和XH001可能在它們在口腔的建立過程中就已經(jīng)共同進(jìn)化。

TM7x更有趣的地方在于，它可能在消化道慢性炎癥、陰道炎和牙周炎中起著一定作用。這項(xiàng)研究中所收集的混合培養(yǎng)，有史以來第一次可讓研究人員檢測，TM7x在何種程度上可導(dǎo)致這些疾病。

美國國家牙科研究所和顱面研究微生物項(xiàng)目主任R. Dwayne Lunsford博士指出：“不可培養(yǎng)的細(xì)菌，為口腔微生物學(xué)家提供了一個迷人的‘最后新領(lǐng)域’，是NIDCR研究組合的一項(xiàng)首要重點(diǎn)。這項(xiàng)研究對‘共培養(yǎng)策略和種間信號全面鑒別如何有助于這些難懂生物的恢復(fù)’提供了一個近乎完美的案例。雖然免培養(yǎng)的研究可使我們對特定部位的微生物多樣性略有所了解，但是為了真正理解一個隔離種群的生理學(xué)和毒性，我們最終必須能夠在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)和操縱這些細(xì)菌。”

以前我們知道，XH001可誘導(dǎo)炎癥。但是僅僅通過用XH001感染骨髓細(xì)胞，然后與TM7x/XH001共培養(yǎng)，研究人員也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)TM7x與XH001物理附著的時候，炎癥顯著降低。這是提供TM7和XH001之間這種關(guān)系證據(jù)的唯一已知的研究。