由澳大利蒙纳士大学生物科学学院的Jeremy J. Barr教授领导的一项国际合作研究,在人体肠道细菌中识别出数百种新型病毒。该研究团队中还包括来自哈德森研究所的Sam Forster副教授。
这些病毒被称为噬菌体,未来或可用于重塑肠道微生物群,从而改善肠道健康,并影响多种疾病的发展进程。
该研究发表于《自然》杂志,是首次采用大规模培养方法,专门分离和研究人体肠道中的“温和噬菌体”。研究团队使用了来自澳大利亚微生物培养保藏中心(AusMiCC)的252株人类肠道细菌分离株。
这些菌株需在无氧条件下的专用厌氧培养箱中进行培养,并接受了十种不同化合物、食物及环境条件的处理。令人惊讶的是,研究团队发现,常见的植物性代糖——甜叶菊,以及人体肠道细胞自身释放的化合物,是激活肠道噬菌体的主要因素。
“这项基础性研究改变了我们研究和理解人体肠道中病毒的方式,”论文通讯作者Barr教授表示。“我们发现,人体肠道细胞产生的化合物能够唤醒潜藏在肠道细菌内的休眠病毒。这一发现可能对炎症性肠病等肠道相关疾病具有重要影响,因为这类疾病常伴随炎症和细胞死亡现象。”
研究还表明,大多数肠道噬菌体处于休眠状态,在常规测试条件下仅有极少数能被激活。然而,当接触到人体肠道细胞时,病毒的激活率显著上升,这提示人体生物学机制在塑造肠道病毒生态中扮演着积极而直接的角色。
“我们一直知道肠道中存在大量病毒,但直到现在,我们仍缺乏在实验室中研究它们的有效工具和实验方法,”该研究的第一作者Sophia Dahlman博士解释道,“我们的研究结果表明,人体宿主并非被动环境,而是主动影响病毒行为的关键因素。”
通过基于CRISPR的基因编辑技术,研究团队进一步识别出病毒基因中阻止其激活的突变位点,从而揭示了部分肠道病毒能够长期潜伏的机制。这一发现有望为未来开发基于肠道微生物调控的治疗策略提供理论依据。
这项研究凝聚了莫纳什大学、哈德森研究所以及多个国内外团队超过八年的合作努力。
Forster副教授认为,这项基础研究将对转化医学产生深远影响。“能够培养这些病毒,使我们得以深入了解其功能,并为从炎症性肠病到癌症等多种疾病开发微生物疗法提供了可能。该技术还使我们具备了定制具有特定病毒功能的工程益生菌株的能力。”
Barr教授对此表示赞同,并指出:“这项工作为合成生物学、生物技术以及微生物疗法未来的应用奠定了基础,是解读人类肠道‘病毒暗物质’的重要一步。”