科学家揭秘真菌病原体进化成为机体肠道共生体的分子机制

来源: 生物谷  2019-04-08 A- A+

近日,一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中,来自新加坡A*STAR研究所的科学家们通过将致病性酵母转化成为一种免疫共生体,揭开了机体肠道进化和通用性疫苗背后的奥秘。当试图增加酵母对非原生宿主的致病性时,研究者意外地将真菌转化成了共生的肠道菌群,其能支持宿主的生存而不是对抗宿主。

图片来源:CC0 Public Domain

研究者Norman Pavelka表示,我的第一假设或许完全错了,我们希望能够利用对人类致病性的白色念珠菌进行研究,并将其重复暴露于新的宿主(小鼠),这样就能够选择并接种最好的宿主并使得小鼠机体中的病原体不断进化。这一过程被称为“连续传代”,其类似于经典的减毒活疫苗,比如脊髓灰质炎和天花疫苗的生产过程,通过迫使病原体反复适应新的物种,其就会对人类失去毒力。

让研究人员惊讶的是,传代后的白色念珠菌会失去对新宿主的致病性,研究者意识到他们使用小鼠的肠道作为选择性的环境而并非血流,这或许是“罪魁祸首”。胃肠道是机体微生物和平共处的环境,而选择性压力则是完全不同的,包括小鼠在内的许多动物都会摄入对方的粪便,这就提供了病原体传播的媒介,而微生物会在宿主的胃肠道中进化,并不会导致宿主死亡,而且还会传播到新的宿主机体中。

研究者还发现,白色念珠菌的互惠突变还会受到其它肠道菌群的影响,这就提示,白色念珠菌需要在一个有竞争力的环境中维持其毒力特性,这或许也能够解释为何白色念珠菌与其天然宿主(人类)并不存在共生关系,因为其会被宿主机体中的其它微生物所击败。定植或接种白色念珠菌的小鼠往往也会在其它致命性注射中存活,这包括不仅仅是野生型、有毒力的白色念珠菌,而且还包括其它不想管的致病性真菌和细菌。

实际上,研究者发现,进化的共生真菌能通过一种与传统适应性免疫力完全分离的通路来训练小鼠机体的免疫系统,在适应性的免疫反应中宿主会通过鉴别抗原的结构来识别此前接触过的病原体,同时这种反应也体现出了一种“训练免疫”的过程。由于经过训练的免疫系统能对此前并未遇到过的病原体提供保护宿主的能力,这一发现或许能帮助推动研究者开发新型的通用型疫苗来保护免疫系统受损的患者。目前研究人员正在研究揭示这种交叉保护的范围以及支持训练免疫力的机制,同时这项研究中,研究还还指出,相关研究结果或能帮助深入理解哺乳动物的肠道微生物组及背后的进化驱动力。

原始出处:Gloria Hoi Wan Tso, Jose Antonio Reales-Calderon, Alrina Shin Min Tan, et al. Experimental evolution of a fungal pathogen into a gut symbiont, Science (2018). DOI: 10.1126/science.aat0537

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