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在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院、波士頓兒童醫(yī)院和馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員鑒定出抵抗新興的威脅生命的胃腸道艱難梭菌（Clostridium difficile）感染的一個(gè)關(guān)鍵靶標(biāo)。這項(xiàng)由來(lái)自波士頓兒童醫(yī)院的Min Dong博士和Liang Tao博士領(lǐng)導(dǎo)的研究揭示出這種細(xì)菌的最為強(qiáng)效的毒素如何進(jìn)入細(xì)胞，這是開(kāi)發(fā)抵抗它的療法的第一步。相關(guān)研究結(jié)果于2016年9月28日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Frizzled proteins are colonic epithelial receptors for C. difficile toxin B”。
艱難梭菌導(dǎo)致嚴(yán)重腹瀉和腸道炎癥。它很難被根除，已成為因胃腸道疾病而死亡的一個(gè)主要原因。艱難梭菌排在美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心（CDC）列出的緊急耐藥威脅（urgent drug-resistant threats）清單的首位，單單在美國(guó)一年便導(dǎo)致50萬(wàn)人感染。在大多數(shù)情形下，這種感染對(duì)醫(yī)院、長(zhǎng)期護(hù)理機(jī)構(gòu)和長(zhǎng)期接受抗生素治療的病人而言是一種威脅。
Dong解釋道，“抗生素清除正常的腸道細(xì)菌，為艱難梭菌在結(jié)腸中定植和生長(zhǎng)提供空間?！?/span>
Dong、Tao與來(lái)自馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員一起發(fā)現(xiàn)一種關(guān)鍵的艱難梭菌毒素通過(guò)一種被稱(chēng)作Frizzled的 受體進(jìn)入細(xì)胞中---令人諷刺的是，已知這種受體也是協(xié)助維持結(jié)腸健康的信號(hào)的進(jìn)入口。

鑒定Frizzled受體

艱難梭菌產(chǎn)生多種毒素，最為人所知的是毒素A和毒素B。Dong著重關(guān)注毒素B，其中毒素B已被證實(shí)即便在毒素A不存在時(shí)也能夠獨(dú)自導(dǎo)致疾病。
Dong說(shuō)，“我們已知道這些毒素靶向和破壞結(jié)腸上皮細(xì)胞，而且它們可能劫持一種細(xì)胞表面蛋白作為它的受體。然而，毒素B的特異性受體一直是個(gè)謎?！?/span>
Frizzled受體是通過(guò)一種新的方法而被鑒定出的。作為Dong實(shí)驗(yàn)室的一名博士后研究員，Tao與來(lái)自馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院Abraham Brass博士實(shí)驗(yàn)室的研究員Paul Meraner博士合作開(kāi)展研究。他們首先利用新開(kāi)發(fā)的CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)開(kāi)展全基因組篩選，讓體外培養(yǎng)的人細(xì)胞中的基因發(fā)生突變。
Brass說(shuō)，“Cas9技術(shù)起源自細(xì)菌，因此利用Cas9了解醫(yī)院中最壞細(xì)菌之一是令人欣慰的。作為胃腸科醫(yī)生，我已觀察到太多的由艱難梭菌導(dǎo)致的困難，因而期待我們戰(zhàn)勝它的那一天?！?/span>
如今，Tao和Meraner擁有細(xì)胞培養(yǎng)板，每個(gè)細(xì)胞攜帶一種讓一個(gè)不同的基因失去功能的突變。Tao說(shuō)，“我們?nèi)缓髮⒍舅谺加入到這些培養(yǎng)板中，尋找具有抵抗性的細(xì)胞。
大多數(shù)細(xì)胞都被這種毒素殺死，不過(guò)并不是所有的細(xì)胞都被殺死。在四輪篩選后，研究人員獲得未受到損傷的細(xì)胞群體。他們推論這些細(xì)胞攜帶保護(hù)它們免受這種毒素傷害的突變。但是突變發(fā)生在哪個(gè)基因上呢？
Tao說(shuō)，研究人員利用下一代測(cè)序技術(shù)揭示出這些存活下來(lái)的細(xì)胞發(fā)生多種突變，“有一種突變就發(fā)生在一種被稱(chēng)作Frizzled的受體上”。
在此之后，Tao首先證實(shí)毒素B利用Frizzled作為它的受體入侵體外培養(yǎng)的人細(xì)胞。接下來(lái)，通過(guò)與來(lái)自波士頓兒童醫(yī)院內(nèi)分泌學(xué)系的Ji Miao博士和David Breault博士合作，Tao利用結(jié)腸干細(xì)胞構(gòu)建“類(lèi)器官（organoid）”---微型的三維腸道組織培養(yǎng)物。當(dāng)編碼Frizzled受體的基因被剔除時(shí)，這種類(lèi)器官就對(duì)這種毒素產(chǎn)生抵抗性；那些保留Frizzled基因的類(lèi)器官遭受到明顯的損傷。
最后，Tao與Dong實(shí)驗(yàn)室高級(jí)研究員Jie Zhang博士合作在小鼠體內(nèi)開(kāi)展研究，也取得類(lèi)似的結(jié)果。

潛在的艱難梭菌治療策略

有趣的是，F(xiàn)rizzled也是通過(guò)一種眾所周知的Wnt通路在修復(fù)和維持結(jié)腸組織中發(fā)揮至關(guān)重要作用的“好”信號(hào)的受體。
Dong解釋道，“結(jié)腸中的干細(xì)胞依賴(lài)于Wnt信號(hào)讓它們發(fā)揮功能和產(chǎn)生新的細(xì)胞。毒素B和Wnt信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合到Frizzled受體上，這提示著毒素B直接抑制細(xì)胞中的Wnt信號(hào)?！?/span>
為了證實(shí)這一點(diǎn)，Tap、Dong和波士頓兒童醫(yī)院Wnt專(zhuān)家Xinjun Zhang博士、Xi He博士一起證實(shí)毒素B強(qiáng)烈地抑制Wnt信號(hào)。
Dong說(shuō)，“這一發(fā)現(xiàn)提示著毒素B對(duì)結(jié)腸干細(xì)胞是特別有害的。在抵抗這些毒素時(shí)，恢復(fù)Wnt活性和維持干細(xì)胞健康將是非常重要的?！?/span>
Tao和Jie Zhang鑒定出一種保護(hù)結(jié)腸的潛在策略：他們發(fā)現(xiàn)一種重組的Frizzled蛋白片段能夠被用來(lái)“攝取”毒素B。另一種潛在的方法是直接激活Wnt信號(hào)。
癌癥治療？

已知Wnt信號(hào)通路也在癌細(xì)胞中發(fā)揮著重要作用。制藥公司正在試圖開(kāi)發(fā)阻斷Frizzled受體的抗體。Dong和同事們猜測(cè)艱難梭菌毒素B的一個(gè)片段---該片段毒性并不是那么強(qiáng)---可能也是研究Wnt信號(hào)通路的一種研究工具和/或甚至可能是一種癌癥療法。