结核病是世界上最棘手的公共卫生问题之一。2018年约有150万人死于这种细菌性肺部感染，世界卫生组织(世卫组织)估计，世界人口的四分之一——约20亿人，主要在发展中国家——感染了导致结核病的细菌。
几十年来，科学家们一直在研究这种致命疾病的小鼠和其他动物模型，以开发药物疗法和疫苗来治疗或预防感染。但是在患有结核病的动物身上的发现并不总是适用于患有结核病的人，这让科学家们对这种差异感到困惑。
现在，位于圣路易斯的华盛顿大学医学院领导的一项新研究提供了一份基因路线图，详细描述了三个物种——小鼠、猕猴和人类——对结核病免疫反应的异同。根据研究人员的说法，对不同结核病感染模型中激活的免疫途径的深入了解，将成为科学家研究和努力根除结核病的宝贵工具。
这项研究发表在1月29日的《科学转化医学》(Science Translational Medicine)杂志上，是华盛顿大学(Washington University)的合作成果;位于圣安东尼奥的德州生物医学研究所;以及南非的开普敦大学。
华盛顿大学分子微生物学教授Shabaana A. Khader是该研究的共同高级作者，他说:“多年来，科学家们一直对这样一个事实感到沮丧，即结核病动物模型——尤其是经常被研究的基因相同的小鼠——并不能真正反映出我们在结核病感染者身上看到的情况。”“这项研究很重要，因为现在我们非常详细地展示了这些动物模型在哪些地方与患结核病的人重叠，哪些地方没有重叠。”
与以往的许多小鼠研究不同，新的研究涉及基因多样化的小鼠，更接近地概括了人类结核病感染严重程度的广泛范围:一些受感染的个体没有症状;其他表现为中度严重程度;还有一些人患上了严重的肺部炎症。
与合著者Deepak Kaushal德州生物医学研究所,研究人员比较了遗传和结核病感染的免疫反应在这些不同的老鼠的反应TB-infected猕猴在Kaushal实验室。和作者托马斯·j . Scriba博士,开普敦大学的研究小组分析了青少年的血样在西开普省,南非,参加临床试验研究结核感染。来自人类的样本使研究人员能够分析和比较来自小鼠和猕猴的数据，以及年轻人对结核病感染的一系列反应。
这项长期临床试验的过去研究确定了一组16个基因，它们的激活模式在诊断前一年多就预测了结核病的发病。这些被称为人类结核病基因签名的基因，在出现结核病症状的年轻人和没有出现结核病症状的年轻人之间，其激活模式存在显著差异。
科学家们长期以来一直认为，在与人类关系密切的灵长类动物猕猴身上，结核病感染与人类的结核病感染非常相似。
华盛顿大学医学和遗传学教授、麦克唐纳基因组研究所研究员Makedonka Mitreva博士说:“我们的数据表明，以前被鉴定为人类结核病基因特征的基因100%在猕猴和人类身上重叠。”“重要的是要有确凿的数据证明它是正确的。”
根据研究人员的说法，人类和小鼠之间也存在明显的重叠，其中包括共同第一作者、Khader实验室的分子微生物学助理教授Mushtaq Ahmed;Shyamala thirununukkarasu是Khader实验室的科学家;但他们也发现了小鼠和人类之间不同的遗传途径，对小鼠身上的结核病区域进行了详细分析，这些区域不太可能对人类结核病感染产生有意义的洞见。
“到目前为止，我们已经研究了小鼠模型，以了解结核病的进展，但不知道小鼠疾病在哪里转化为人类疾病，以及在哪里不会，”Khader说。他说:“现在，我们已经证明，许多地区确实会转化，但是结核病感染的一些重要方面不会。如果你使用老鼠模型来开发针对不重叠区域的结核病疫苗或其他疗法，你很可能不会成功。”
Mitreva补充说:“我们的研究将告诉研究人员何时需要转移到不同的动物模型来研究他们感兴趣的基因或分子途径。”
研究人员详细研究了严重结核病患者表达增加的基因。在人类身上发现的16个这样的基因中，他们在老鼠身上研究了12个。其中四个基因无法被研究，因为老鼠没有这些基因的同等版本，或者当这些基因被消除后，老鼠胚胎在发育过程中死亡。
科学家们发现，这12种基因可分为三类:提供抗结核感染保护的基因;那些导致更容易感染结核病的药物;和那些没有任何影响的。这些信息将有助于寻找未来的治疗方法，例如，提高保护基因的效果或关闭有害基因。
根据Khader和Mitreva的说法，他们的团队计划利用新知识更好地了解耐药结核病感染，这在结核病流行的地方是一个日益严重的问题。此外，他们还将利用这些信息来帮助理解为什么常常对高危人群接种结核病疫苗对一些人有效，而对另一些人无效。
Khader和Mitreva说，随着研究的原始数据公开，他们希望这将成为全球结核病研究和免疫学界的宝贵资源。
这项工作得到了圣路易斯华盛顿大学的支持;美国国家卫生研究院(NIH)的资助编号为HL105427、ai11194 -02、AI123780、AI134236-02、U19 AI91036和U19AI106772;华盛顿大学分子微生物学系;和斯蒂芬·i·莫尔斯奖学金;罗切斯特大学医学中心的医学系。
Scriba是青少年队列研究(ACS)结核病易感性16基因签名专利的共同发明人。
华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的1500名教员也是巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣约瑟夫医院(St。路易的儿童医院。医学院在医学研究、教学和病人护理方面处于领先地位，在《美国新闻与世界报道》(U.S. News &世界报道。通过与巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣路易斯儿童医院(St. Louis Children’s hospitals)的合作，医学院与BJC HealthCare建立了联系。
最初由医学院出版
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://source.wustl.edu/2020/01/immune-responses-to-tuberculosis-mapped-across-3-species/