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新療法！Nature子刊：酵母菌“變身”工程益生菌，可用于治療炎癥性腸病
01-31
炎癥性腸?。↖BD）是一種復(fù)雜的胃腸道慢性炎癥性疾病，包括克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎。臨床常表現(xiàn)為腹痛、腹瀉、血便、體重減輕等，目前還很難根治，大多數(shù)可用的IBD療法會(huì)抑制全身的免疫系統(tǒng)，增加患者感染和患某些類型癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，因此對(duì)于IBD的治療仍需不斷探索。共生微生物群…
DOI: 10.1038/s41591-021-01390-x
酵母菌在食品中的應(yīng)用較為廣泛，有一個(gè)明確的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，即交配途徑，它可以在功能上與人G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs)相連，使蛋白質(zhì)的受控表達(dá)能夠響應(yīng)與人生理相關(guān)的刺激反應(yīng)。在這里，研究人員首先定向進(jìn)化了P2Y2受體，P2Y2受體是一種GPCR受體，可感知eATP和細(xì)胞外尿苷三磷酸(eUTP)。與野生的人P2Y2受體相比，工程P2Y2受體對(duì)eATP和eUTP都更敏感。確定好P2Y2受體后，研究人員通過嵌合酵母Gpa1人Gαi3蛋白將人P2Y2受體與酵母交配途徑偶聯(lián)，使得這種基于酵母的工程益生菌可以表達(dá)人類P2Y2嘌呤能受體，而eATP敏感性增加了1,000 倍。
人類P2Y2受體的定向進(jìn)化
隨后，為了能讓益生菌感知促炎性分子并與之中和，研究人員將這種工程化P2Y2受體的激活與腺苷三磷酸雙磷酸酶的分泌聯(lián)系起來，腺苷三磷酸雙磷酸酶是一種ATP降解酶，它可以水解促炎性eATP并參與其轉(zhuǎn)化為免疫抑制腺苷。研究人員使用基于CRISPR-Cas9的方法，將傳感(P2Y2)和響應(yīng)(RROP1)元素共同引入相同酵母菌株的基因組，產(chǎn)生了一種對(duì)eATP的生理水平作出反應(yīng)而分泌功能性ATPase的酵母菌株。
工程酵母對(duì) AtPase 的 eAtP 響應(yīng)性分泌
最后，研究人員評(píng)估了工程酵母在小鼠消化道中的生存能力以及經(jīng)口給藥的工程酵母在不同的結(jié)腸炎模型中的治療價(jià)值。研究表明這些益生菌在腸道中是有活力的，但不會(huì)定居在腸道中。而在口服給藥后實(shí)驗(yàn)組小鼠結(jié)腸樣品中促炎基因表達(dá)減少，IFN-γ和IL-17（促炎細(xì)胞因子）的表達(dá)下降，病理切片也證實(shí)腸道炎癥有所改善。此外，工程益生菌還可以減少腸道纖維化和生態(tài)失調(diào)。
eATP 反應(yīng)性工程酵母改善化學(xué)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎
總之，該項(xiàng)研究創(chuàng)造了能夠感知促炎分子并產(chǎn)生中和促炎分子的比例自我調(diào)節(jié)反應(yīng)的工程化酵母益生菌，這些酵母益生菌可抑制IBD小鼠模型的腸道炎癥，減少了腸道纖維化和生物失調(diào)，其療效臨床標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理療法相當(dāng)。End
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