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耶鲁大学的研究显示,“基因手术刀”可以操纵微生物群

The gut microbiota is implicated in numerous aspects of health and disease. In this video, Andrew Goodman’s group present a powerful system to modulate gene expression of a common member of the human microbiota in vivo inside the gut by providing an inducer molecule in drinking water.

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肠道微生物群对健康至关重要,包括拥有比人类基因组多100倍基因的细菌群落。它的复杂性阻碍了对微生物群在许多疾病中的可能作用的研究,包括传染性和自身免疫性疾病、肥胖,甚至行为障碍。

耶鲁大学的研究人员在4月20日出版的《细胞》杂志上发表报告称,他们已经开发出一种新的方法来调节活老鼠肠道中广泛存在的微生物群的基因活性,这是理解微生物群对健康和疾病影响的关键一步。

西校区微生物科学研究所微生物病机学副教授、该论文的资深作者安德鲁·古德曼说:“我们和其他人都对研究微生物群落的笨拙工具感到沮丧,就像要戴着拳击手套做手术一样。”“我们希望这些新方法能用手术刀取代拳击手套。”

第一作者本特利·利姆与古德曼实验室的迈克尔·齐默尔曼和娜塔莎·巴里一起设计了一个“调光开关”,用于控制类杆菌的基因表达。类杆菌是人类肠道中最常见的细菌家族。这种开关可以使基因表达上调、下调或关闭,以响应一种人造化学物质,这种化学物质在老鼠或它们的饮食中没有发现。通过简单地从老鼠的饮用水中添加或提取这种化学物质,研究人员能够实时精确地跟踪改变活老鼠肠道内微生物群基因活动的影响。

研究小组利用这些工具来了解病原体是如何从它们寻找食物时从肠壁上剥离的糖中摄取食物的。通过控制这种活动的时间和范围,研究人员能够测量这些剩余物对病原体的存活时间。研究人员说,这些发现有助于解释抗生素是如何反直觉地增加了这些美味佳肴中病原体的含量,并有一天可能有助于创造更有效的传染病疗法。

Lim说:“我们现在可以研究不同状态下的细菌群落,并找出与各种功能相关的特定基因和途径。”“如果我们想找到干预这些过程的方法,我们必须首先在这个层面上理解它们。”

这项研究由美国国立卫生研究院、Burroughs Wellcome基金会、杜邦、皮尤和HHMI学者项目资助。