日前，來自杜克大學(xué)的腫瘤細胞研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物可以通過操控動物細胞的分子機制來控制宿主，激活保持機體健康或引發(fā)疾病的基因表達模式。據(jù)悉，這項研究在斑馬魚和小鼠細胞中進行，其研究結(jié)果對人類的炎性腸病具有重大意義，例如克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎。研究結(jié)果發(fā)表在 Genome Research 雜志上。

這項研究的資深作者、杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院分子遺傳學(xué)和微生物學(xué)助理教授 John F. Rawls 博士說：“研究結(jié)果說明，我們基因組中古老的部分以及與微生物古老的互作關(guān)系都與現(xiàn)代人類疾病相關(guān)。”

科學(xué)家們近年來已經(jīng)揭示了人體內(nèi)數(shù)萬億細菌、病毒和真菌間（這些被統(tǒng)稱為微生物組）的豐富以及從厭食癥到糖尿病的一系列人類疾病。但是 Rawls 認(rèn)為，關(guān)于這些微生物是如何影響人類和其他動物的健康并引發(fā)疾病，我們在這方面的認(rèn)知還知之甚少。

Rawls 利用所謂的“進化保守性”方法鑒定遠親動物的遺傳基礎(chǔ)，這些也可能與人類健康相關(guān)。本研究中，Rawls 通過分析基因組中某個時期或組織中調(diào)控基因活性的特定區(qū)域研究了微生物組對于動物基因組的影響。其中一些區(qū)域的 DNA 鏈保持了緊密線圈狀，將 DNA 隱藏起來，無法接觸遺傳密碼翻譯機制。另一些增強子區(qū)域會募集轉(zhuǎn)錄因子到某個基因周圍的特定位置，并激活基因。

Rawls 實驗室的研究生 James M. Davison 在兩組小鼠中比較了這些基因區(qū)域，一組小鼠是無菌培養(yǎng)，另一組小鼠腹部注射了微生物。他發(fā)現(xiàn)，在微生物存在情況下，大量增強子會有不同反應(yīng)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，這些元件會結(jié)合一種稱作 Hnf4a 的蛋白，該蛋白是一種古老的動物轉(zhuǎn)錄因子，曾有研究發(fā)現(xiàn)該蛋白與一系列人類疾病相關(guān)，包括炎性腸病、肥胖和糖尿病。

通過腫瘤細胞對比不同動物種類間的基因序列，包括人類、小鼠和斑馬魚，Davison 發(fā)現(xiàn)在進化過程中，Hnf4a 蛋白可以阻止微生物引發(fā)炎癥性腸病，進一步研究發(fā)現(xiàn)微生物會使小鼠和斑馬魚中部分 Hnf4a 失活，破壞該蛋白的保護作用。當(dāng) Hnf4a *失活后，微生物激活動物體內(nèi)與炎癥性腸病相關(guān)的基因表達模式。
HA     Others    H3N2    甲型流感 H3N2 (A/Hong Kong/1/1968) 血凝素 (Hemagglutinin / HA) 桿狀病毒-昆蟲細胞裂解液 (陽性對照) (變性)
CTF1     Others    Human    人 Cardiotrophin-1 / CTF1 人細胞裂解液 (陽性對照) (變性)
AMTN     Others    Human    人 AMTN / Amelotin 人細胞裂解液 (陽性對照) (變性)
EDNRB     Others    Human    人 EDNRB / Endothelin B Receptor 人細胞裂解液 (陽性對照) (變性)
PRNP     Others    Human    人 PRNP / Prion 人細胞裂解液 (陽性對照) (變性)
CLEC7A     Others    Human    人 CLEC7A / Dectin-1 / CLECSF12 人細胞裂解液 (陽性對照) (變性)
IL12A & IL12B     Others    Cynomolgus    食蟹猴 / 恒河猴 IL12A & IL12B Heterodimer 人細胞裂解液 (陽性對照) (變性)
腫瘤細胞