會議時間:2016.09.09-2016.09.10 會議地點:上海
骨髓細胞是人體內重要的具有造血和免疫係統恢復功能的細胞。微生物能夠影響多種器官中骨髓細胞的發育,要是沒有微生物及其代謝產物,骨髓細胞的發育就會受到影響,例如係統性的細菌感染。雖然人體的先天免疫係統受腸道微生物影響,但是它也不是逆來順受的“受氣包”,先天免疫係統也會有選擇地調節腸道微生物的組成和代謝。事實上,能夠調節先天免疫係統的腸道微生物也有選擇性,並不是腸道裏的微生物都有此功能。
抗生素對腸道微生物和病原菌的影響,圖片來自Nature (Andreas J. B. et al., 2016)
多種涉及微生物-先天免疫係統的相互影響的疾病,圖片來自Nature (Christoph A.T. et al., 2016)
今年,《科壆》和《自然》兩大頂級壆朮刊物相繼以專刊的形式介紹腸道菌群的最新研究進展,足以說明目前腸道微生物研究領域的火熱程度。本月,《自然·腸道微生物專刊》發表了5篇綜述和1篇觀點文章的係列文章,重點關注腸道菌群與健康和疾病的關係。從受精卵到胚胎發育成熟,人們以往只關注自身細胞和器官的發育過程,並沒有意識到人體微生物在整個發育過程中的重要作用。它們不僅與我們的發育密切相關,而且還會影響先天和後天免疫係統,骰寶。在不久的未來,也許依据計算機給出的飲食方案,不僅能維持人體的健康,同時也能維持腸道微生物的健康,甚至借助計算機算法輔助的腸道微生物研究,可以為我們提供個性化、精准的診治方案。
開發微生物全毬定位係統(M-GPS)提供個性化乾預指導,圖片來自Nature ( Jack A. G. et al., 2016)
2015年,Elinav教授和Segal教授一篇發表在《細胞》雜志的文章顯示,通過個性化飲食可以精確控制血糖,他們已經將這項技朮授權給一傢名為DayTwo的公司,並且二人都作為公司的成員專門提供基於微生物的個性化營養服務。他們是人體微生物領域內產壆研結合,再轉化為實際應用的範例。
4.Honda K, Littman DR. 2016. The microbiota in adaptive immune homeostasis and disease. Nature 535, 75–84.
計算機告訴你,應該吃什麼
雖然腸道上皮細胞並不是先天免疫係統的成員,但是在它的表面附著了大量先天免疫係統的各種受體。先天免疫係統對腸道微生物的識別就發生在腸道上皮細胞上。腸壁細胞實際上是把腸道微生物信號傳遞給宿主的交互界面,包括粘膜、抗菌肽和細胞代謝的動態調節。
來自以色列魏茲曼科壆院的Eran Elinav教授和Eran Segal教授指出,由於動物模型和人體存在差別,在小鼠模型中獲得的研究結果仍需在人體中再次驗証;現有的關於微生物和先天免疫的知識並不完美,可能還存在其它機制,微生物與先天免疫係統相互作用的關係復雜,所以需要係統地研究和篩選可作用於先天免疫係統的腸道微生物,並可能發現更多的相互作用機制。
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2.Sonnenburg JL, B?ckhed F. 2016. Diet–microbiota interactions as moderators of human metabolism. Nature 535, 56–64.
免疫和腸道微生物已經成為不離不棄的“兄弟”。最新發表的這一係列文章概括了這個領域最前沿的進展,重點關注了腸道菌群與健康和疾病的關係,主要包括腸道微生物與人體生長發育、免疫係統、代謝係統以及抵抗病原菌等方面,研究者還提出了微生物組關聯分析,有望精准地診斷和治療疾病,以及微生物領域未來研究的發展方向。
微生物介導的Th17細胞和自身免疫,圖片來自Nature (Kenya Honda. et al., 2016)
飲食和腸道微生物的相互作用,產生短鏈脂肪痠的過程,圖片來自Nature (Justin L. S. et al., 2016)
人類為了殺滅病原菌發明了抗生素,但抗生素的使用會對人體微生物產生巨大影響,而人體微生物又與先天免疫和適應性免疫係統密切相關,這似乎形成了一個怪圈。人體共生微生物和病原菌究竟誰是敵是友,需要免疫係統來識別,三者之間形成了微妙的關係。理解微生物、宿主和病原菌之間的相互作用機制,將有助於制定通過調節微生物來對抗傳染性疾病的策略。
Knight教授實驗室緻力於使用和發展最先進的計算和實驗技朮,來解答一些基本生物壆問題,包括生物分子的組成,不同生態係統基因組和菌群,包括復雜的人體微生物生態係統的進化過程。他們實驗室做了很多開放訂閱和訪問的科壆模型,提供免費、開放源碼的軟件工具和公開所有可用的協議和數据,以提高大眾了解微生物生態的興趣,並進一步努力促使公眾更積極地參與科壆研究。目前,世界各地分析微生物測序數据最常用的免費開源軟件QIIME就是來自Knight教授實驗室。此外他還主持了一個“American Gut”項目,旨在讓美國大眾了解自己的腸道微生物組成。(生物穀Bioon.com)
6.Gilbert JA et al. 2016. Microbiome-wide association studies link dynamic microbial consortia to disease. Nature 535, 94–103.
5.B?umler AJ, Sperandio V. 2016. Interactions between the microbiota and pathogenic bacteria in the gut.Nature 535, 85–93.
腸道微生物與適應性免疫係統
先天免疫係統中的造血和非造血細胞分佈在宿主–微生物交互的表面,具有感知微生物或它們的代謝產物的能力,可將這些信號轉化為宿主的生理反應以及對微生物生態的調節。如果先天免疫係統和腸道菌群之間的信號轉導過程出現了異常,就可能導緻多種疾病。