解码生命 守护健康

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也许连你自己都不知道，我们每个人虽然看上去是独立自主的，但实际上却是微生物的“殖民地”。大量研究表明，人体内寄居着数万亿计的微生物，数量比构成人体的细胞数还多。实际上，这些微生物的重要性并不可小觑。一直以来，它们都是被我们忽视的一个重要“器官”。直到今天，我们才认识到生活在我们体内的微生物，就象体内的其它器官一样，对我们的健康具有重要作用；例如肠道菌群失衡会导致身体和精神上的一些疾病。

众所周知，微生物群和宿主的沟通，对人类的健康有重要影响。如果你密切关注肠道细菌和宿主细胞，你就会发现他们说一样的“语言”。然后，你才可能会理解这些语言，并有能力加入到微生物群和宿主的沟通当中；如果你以前不能使这些细菌听你的，你可以试着将一些语言放在所有这些吵闹的细菌的口中，去引导这些微生物群和宿主进行健康的交流。

这些信号分子包括，细菌和宿主细胞通过信号分子进行“对话”，如与细胞膜上结合G蛋白偶联受体（GPCRs）的配体。为了了解这种配体，洛克菲勒大学和西奈山伊坎医学院的科学家们采用了生物信息学和合成生物学的工具。这些科学家由Sean Brady博士领导，Sean Brady博士是来自于洛克菲勒大学的基因编码小分子实验室的主任；这些科学家特别熟悉N-酰基酰胺，该化合物在机体内与GPCR受体相互作用。

Brady博士和他的同事，包括共同研究的Louis Cohen博士，发现肠道细菌和人类细胞可能不会使用同一种方言，但是他们可以相互理解。基于以上观察，科学家们开发了一种针对于细菌的基因工程方法，使细菌生成能改变人类新陈代谢的小分子，来治疗人体内某些功能性的紊乱。在小鼠上进行他们的系统测试时，工程化的肠道细菌的引入导致了动物体内的血糖水平的降低和其他代谢物的变化。

这项研究的具体内容刊登在8月30日的自然杂志上，题目为《共生细菌产生了与人类信号分子相似的GPCR配体》”这篇文章描述了针对细菌和宿主信号共性的一些新发现，并解释了利用这些共性进行肠道细菌工程化的方法，这些方法可使肠道菌群被设计成具有治疗性的菌群及对疾病产生有益作用的菌群。

研究人员谈到，“我们发现N-酰基酰胺合成酶基因在胃肠道细菌中富集，并且合成的脂质可与调节胃肠道生理的GPCRs相互作用。此外，小鼠和细胞模型都表明，和人类的配体一样，共生的GPR119激动剂可有效地调节代谢性激素和葡萄糖的体内平衡，尽管未来的研究还需要确定它们在人类中可能的生理功能。”

细菌和宿主细胞共享的语言涉及到配体间的锁和钥匙的关系，这些配体与人类细胞细胞膜上的受体结合，才可产生特定的生物效应。在这种情况下，这些细菌衍生的分子正在模拟与GPCRs结合的人体配体。Brady博士指出，许多GPCRs都与代谢疾病有关，并且是药物治疗中最常见的靶点。并且它们通常存在于胃肠道中，在这些胃肠道中也发现了肠道细菌。

“如果你也想和细菌交谈”，Brady博士解释道：“你就要在他们的位点上和他们谈谈”（肠道细菌是微生物群落的一部分，微生物群落是人体中存在的一种更大的群落。）

在这个研究中，由Cohen和Brady博士领导的团队对肠道细菌进行工程改造，使这些细菌生成N-酰基酰胺，N-酰基酰胺可与特定的人类受体GPR 119结合；众所周知，GPR 119参与了葡萄糖和食欲的调节，并且一直是治疗糖尿病和肥胖症的治疗靶标。位于西奈山的伊坎医学院的胃肠病学助理教授Cohen博士说道，他们合成的细菌配体，在结构上与人类的配体几乎是一样的。

Cohen博士在作为洛克菲勒临床学者项目附属的布拉迪博士实验室里待了5年。他继续指出，与细菌合作的优势之一，他们的基因比人类基因更容易操纵，而且很多人已经知道了细菌的基因。他说道：“我们体内所有细菌的全部基因都在过去被测序出来。”

布拉迪博士认为，尽管配体是微生物的产物，但把他们在实验室里合成的细菌配体看作是外源性的，那这是一个错误。他解释道：“在过去的20年里这个领域里最大的变化，就是我们人类与这些细菌的关系并不是对立的；它们是我们机体的一部分。我们所做的是利用这个与生俱来的系统，并管理它，使它成为对我们有利的系统。”

布拉迪博士说:“我们所希望的第一步，就是对从微生物中获得分子进行更大范围的功能性验证。”他的计划是系统地扩展和确定肠道细菌与我们机体产生互动的化学机理。

参考来源：

http://www.genengnews.com/gen-news-highlights/gene-therapy-for-the-bacteria-of-our-microbiome-could-improve-our-health/81254880