肠道微生物组“喋喋不休”破译抗击炎症性肠病
科学家厄理工学院,Quadram研究所和东英吉利大学诺里奇研究公园,已经开发出一种新的计算生物学方法更好地理解IBD临床治疗目标。通过分析特定的肠道细胞类型的差异,研究理解细胞相声来确定如何有益菌与我们的免疫系统来治疗炎症性肠病,减少肠道炎症。
大约有500000人在英国生活与炎症性肠病(IBD),终生,慢性疾病的特点是零星的肠道炎症导致衰弱的症状。克罗恩病和溃疡性结肠炎,后者影响大约400人——是两个最常见的类型的炎症性肠病。目前的治疗无效,严重影响患者的生活质量和他们的家人。
微生物的人类肠道港口一个社区,统称为肠道菌群,维持良好的健康是至关重要的。破坏微生物会导致gut-related条件包括炎症性肠病,一个immune-linked炎性疾病,导致腹痛、腹泻和极度疲劳。
IBD患者往往减少多样性或改变肠道微生物平衡,特别是拟杆菌和厚壁菌门的细菌。然而,我们仍然不知道如何这将触发和炎症性肠病的进展。通过了解这些细菌与肠道粘膜,和免疫系统,以及如何IBD的不同,我们可以更好地理解并开始开发有针对性的原因,有效的治疗方法。
但破译这个相声在不同王国的生活,你需要理解细菌是如何沟通,然后人类细胞如何应对这些信息。这个任务联合微生物和免疫学家西蒙梳理Quadram研究所的教授和东安格利亚大学博士答摩Korcsmaros,系统生物学家的专长在于细胞信号网络从厄和Quadram学院。
梳理教授和他的团队一直在调查细菌细胞外囊泡(成为),这是小包裹由细菌,他们充满各种分子和细胞释放。他们可以穿过肠壁,免疫系统的细胞,它们被受体。的内容成为分子信号,然后触发免疫细胞反应,与潜在的信号级联到广泛的影响。
在一个健康的肠道,成为目前和他们的货物可以导致免疫系统的抗炎反应,但在IBD患者肠道发炎,这种反应。成为可以被作为一个潜在的新疗法。但是目前,我们不足够了解他们是如何相互作用的复杂的免疫系统。我们的免疫反应依赖于不同类型的细胞监测大量不同的信号和相互作用作出适当的反应在本地感染的威胁,并在身体系统。
为了解决这个知识差距,愚昧Korcsmaros博士和他的团队使用了以前公布的数据集哪些基因是积极在51种结肠细胞的蛋白质,从健康的条件或在溃疡性结肠炎的影响。独特,这个数据集包含发炎和uninflamed数据来自同一患者,允许调查的影响不仅炎症和复杂的疾病。
该小组还分析和描述所有的货物从成为目前获得蛋白质的常见肠道细菌叫多形拟杆菌(Bt)。
然后结合这些数据集通过一个实验验证计算管道(称为MicrobioLink)预测微生物和宿主蛋白质之间的相互作用,以及这些触发级联信号系统的复杂网络。从这个他们可以建立一个整体的微生物蛋白质能够在不同类型的人类蛋白质相互作用的免疫细胞,识别这些网络之间的差异在一个健康的肠道炎症性肠病。
这个模型中,称为interactome,提供恒定的快照肠道细菌和免疫系统之间的通信。从这个研究人员可以了解生物过程受到微生物蛋白质——在健康和发炎的加州大学的条件。
他们的研究结果发表在著名的《细胞外囊泡,一个领先的杂志覆盖vesicle-mediated生物沟通。这项研究是由生物技术和生物科学研究委员会资助,英国研究和创新(UKRI)的一部分。
许多交互识别常见的细胞类型,但研究发现许多生物过程,是针对一种类型的免疫细胞。特别关注一个途径被认为是重要的免疫和炎症,他们也能够识别相同的细胞类型之间的差异在健康和溃疡性结肠炎条件。实验用细胞培养生长一起成为目前验证的预测计算模型。
“发现成为目前影响免疫系统的通路特异性的方式,和他们改变炎症性肠病是重要的一步了解状况,并可能有助于在发展中成为目前治疗系统”Lejla古尔说,第一作者在纸上和一个iCASE厄理工学院博士生和Quadram研究所支持的BBSRC诺里奇研究园生物科学博士培训伙伴关系。
“学习interkingdom连接与成为特异性决议需要多学科的专业知识和各种“组学数据集。然后你需要一个计算管道分析数据从不同的病人。除了实际的科学成果,本文我们介绍一个开源的管道,其他人可以使用它来分析他们的数据“愚昧Korcsmaros博士说。“我们希望,我们展示了在这个研究将被别人申请的机制了解其他细菌物种与我们的细胞,以及它如何可能改变其他疾病。”
“这项研究强调的重要性和影响与bioinformaticians实验室的科学家们正在开发的手段和工具对理解的高度复杂的特性我们的肠道微生物之间的相互作用和细胞中央来保持我们的健康的身体”西蒙梳理教授说。等“从研究中获得的见解这将是宝贵的在发展中新的干预措施,旨在维护健康促进有益与肠道微生物,防止有害的相互作用可以导致疾病,如炎症性肠病”。
参考:居尔L, modo D,丰塞卡年代,等。人类共生的肠道细菌产生的胞外囊泡叫多形拟杆菌影响宿主免疫途径特异性的方式改变在炎症性肠病。J Extracell类型。2022;11 (1):e12189。doi:10.1002 / jev2.12189
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