生物學前沿之一就是談論操縱我們的腸道微生物組(microbiome)。這聽起來像一個大膽的想法，但它看起來像是我們可能一直就在修改我們的微生物組，甚至都沒有意識到這一點。一篇新的來自美國哈佛大學醫(yī)學院的Howard Weiner、Shirong Liu及其研究團隊的論文提示著我們的腸道細胞早就知道如何利用miRNAs(microRNAs，微小核糖核酸)控制我們體內的細菌。相關研究結果近期發(fā)表在Cell Host & Microbe期刊上，論文標題為“The Host Shapes the Gut Microbiota via Fecal MicroRNA”。
腸道細胞釋放miRNAs
我們知道糞便中的miRNAs可作為疾病的生物標志物。為了觀察正常條件下miRNAs是否存在于糞便中，研究人員獲取人和小鼠糞便樣品，在這兩種樣品中發(fā)現(xiàn)了大量的miRNAs：(1)在腸道的不同部分，miRNAs譜是不同的;整體而言，回腸中的miRNAs要比結腸中的多;(2)無菌的或者接受抗生素治療的小鼠具有更多的miRNAs存在于糞便中，但是患有葡聚糖酸鈉(DSS)誘導的結腸炎的小鼠因這種疾病殺死腸上皮細胞而具有更少的miRNAs存在于糞便中。
為了找出糞便中這些miRNAs的來源，研究人員在多種類型小鼠細胞中敲除Dicer1基因，其中該基因是制造miRNAs所必需的。當他們通過敲除Dicer1阻斷腸上皮細胞或Hopx+細胞中的miRNAs制造時，miRNAs水平下降了。
腸道中的miRNAs調控腸道微生物組
腸道中的miRNAs是令人關注的，但并不是非常令人吃驚。真正令人吃驚之處在于當研究人員研究缺乏Dicer(因而產生更少的miRNAs)的小鼠時，這些小鼠具有更加多樣化的腸道菌群。令人印象深刻的是，將從野生小鼠糞便中純化的miRNAs移植到這些miRNAs缺乏的小鼠體內能夠將腸道細菌多樣性降至正常水平。
在真核生物中，miRNAs影響基因表達，因此研究人員驗證一下這些miRNAs中的任何一個是否在細菌基因組中具有潛在的結合位點，確實，它們的確如此。證據(jù)有：(1)對經預測具有miRNAs結合靶標的兩種細菌---具核梭桿菌(Fusobacterium nucleatum)和大腸桿菌---進行測試，結果表明當與這些miRNAs一起混合時，這兩種細菌生長得更好，但是經改造缺乏miRNAs結合靶標的這兩種細菌則沒有這種效果;(2)當給這些miRNAs標記上Cy3(一種這兩種細菌能夠吸入的染料)后，研究人員證實它們確實進入這兩種細菌體內;(3)更重要的是，miRNAs顯著地改變了它們體內預期的靶標基因表達;(4)在一種令人印象深刻的優(yōu)雅干預下，研究人員將加強大腸桿菌生長的miRNAs加入到小鼠飲用水中，這些miRNAs確實在小鼠體內增加大腸桿菌生長。
因此，宿主腸道細胞分泌的miRNAs確實改變腸道微生物組，但是但這對健康有什么影響嗎?為了解答這一問題，研究人員針對患有葡聚糖酸誘導的結腸炎的小鼠開展研究。這些在其腸道中不能制造miRNAs的小鼠具有更加惡化的癥狀，但是只需移植來自野生型小鼠的miRNAs而不是細菌就足以顯著改善它們的結腸炎癥狀。
等一下，但是還有很多問題等待解答
這項研究揭示了宿主與微生物組之間的一個全新的相互作用，這也提出了一系列新問題。比如，腸道中哪種形式的miRNAs是zui為重要的---在胞外膜泡(extracellular vesicle)中自由移動，抑或其他?miRNAs如何改變細菌基因表達?
盡管這些新的問題還需人們去解答，但是這項研究證實動物能夠而且確實能夠在基因水平上操縱它們體內的細菌。也許zui令人興奮的發(fā)現(xiàn)是只需把miRNAs加入到飲用水中就能夠改變腸道細菌。miRNAs相對較為低廉，以及我們每天不斷發(fā)現(xiàn)腸道細菌的更多健康效果，因此如果我們能夠找出合適的miRNAs來培養(yǎng)合適的細菌的話，那么我們可能每天都能讓腸道細菌重新洗牌。
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