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微生物是如何影响人体健康的£¿

日期£º2019/1/6 16:56:52 点击?#38382;?nbsp;451 发布单位£º天义生物谷  录入£º李清

哈佛大学的化学家Emily Balskus公开了生活在人体肠道内的微生物的种种?#30333;çš小?#21644;¡°不端¡±行为¡£她展示了一种常见的肠道细菌是如何干预心脏衰竭的治疗的¡ª¡ª在药物发挥作用之前£¬这种微生物就把他们分解掉了¡£38岁的Balskus最初设想的职业生涯是在实验室里制造复杂分子¡£她在哈佛大学的博?#24247;?#24072;¡¢合成化学家Eric Jacobsen说£º¡°她能做世界上很少有人能做的化学¡£¡±

然而£¬她对微生物何以能如?#39282;?#26131;地制造出十分难以人工合成的分子产生了兴趣¡£当她还是哈佛医学院的博士后研究员时£¬Balskus参加了一场关于人类微生物群的研讨会¡£从此£¬她迷上了微生物¡£

Emily Balskus研究微生物是如何影响人体健康的¡£ ?#35745;¬£ºBRYCE VICKMARK

Balskus说£º¡°我只是觉得微生物非常有趣¡£从一出生£¬我们体内就有这些微生物£¬它们是我们身体中非常复杂的一部分£¬它们与我们互动£¬而我们对它们却知之甚少¡£¡±

微生物如何影响人体健康£¿

越来越多的证据表明£¬几种疾病与人体微生物群落的变化有关¡£当许多研究人员对这些寄居在人体内的微生物进行分类时£¬Balskus采取了一种不同的方法¡£她感兴趣的不是这些微生物分别是什么£¬而是关注这些微生物是怎么做到的¡£Balskus在谈到人体微生物时说£º¡°我们真的不明白£¬微生物是如何发挥影响的¡£这是一个主要障碍£¬也是这项工作如此激动人心的原因¡£¡±

Balskus?#26377;?#23601;表?#27542;?#23545;¡°怎么做¡±的兴趣£º当她还在上小学时£¬她和同学设计了一个实验£¬?#24247;?#26159;证明在水中的绿色食用色素只是被稀释了£¬但仍然存在£¬即使它们已经对肉眼不可见¡£Balskus回忆道£º¡°我想出的一个主意是£¬我们可以将所有的水煮沸£¬然后重新析出食用色素¡£¡± 结果£¬这个办法奏效了¡£

肠道微生物

时间到了2011年£¬Balskus使用更先进的化学技术解决了一个世纪之久的难题¡£她曾读过一篇报告£¬报告称£¬一种名为TMAO的化合物在血液中含量过高与心脏病有关¡£早在20世纪初£¬科学家就知道£¬肠道微生物会将必需的营养物¡ª¡ª胆碱转化为TMA气体£¬也就是TMAO的前身¡£但是£¬这一转变是如何发生的?#24202;?#24471;而知¡£

Balskus说£º¡°这是?#19994;?#19968;次感受?#20581;ª¡?#36825;是我能做的事£¬我能弄清楚这是怎么发生的¡£¡±研究人员已经知道£¬消化胆碱的微生物是通过切断一个碳氮键来启动这一过程的¡£Balskus对这种?#20174;?#24456;熟悉¡£一些细菌使用一种特定的酶在一种不相关的?#20174;?#20013;切割这种碳氮键¡£这种切割碳氮键的酶背后的基因已经被确?#31232;?#22240;此£¬Balskus梳理了细菌DNA的目录£¬寻找功能未知的相似基因¡£

这个方法是有效的¡£Balskus发现了一组基因£¬似乎与切割胆碱的酶有关¡£2012年£¬她和当时的研究生Smaranda Craciun在¡¶美国国家科学院院刊¡·£¨PNAS£©上发表论文称£¬包括肠道微生物在内的多种微生物£¬也携带着这种?#39282;?#26410;知的胆碱代谢酶的基因¡£

Balskus发现£¬必需的营养物质¡ª¡ª胆碱£¬在人体肠道中被微生物酶CutC表分解¡£图中表示的是CutC的表面结构¡£对老鼠的研究表明£¬这种酶的活性可能限制怀孕期间胆碱的可利用性£¬而胆碱正是胎儿发育所需要的¡£?#35745;¬£ºNATHANIEL BRAFFMAN/BALSKUS LAB, PDB 5FAU

加州大学旧金山?#20013;?#30340;分子遗传学家¡¢Balskus的合作者Peter Turnbaugh说£º¡°她有点像一个侦探£¬在观察不同线索的组合¡£她具有一种很?#24247;?#21270;学逻辑£¬总是知道下一步?#36855;?#20040;做¡£¡±

2017年£¬Balskus的工作揭开了新的谜团¡£Balskus等人在¡¶细胞宿主与微生物¡·£¨Cell Host & Microbe£©杂志上发表的一份报告表明£¬切割胆碱的微生物的活动可能会导致肥胖£¬并可能?#26723;?#23381;妇和胎儿对胆碱这种营养物质的可利用性¡£目前£¬我们还不清楚这种活动是如何与饮食以及基因相互作用的¡£但随着时间的推移£¬化学或许能告诉我们答案¡£

微生物都是坏蛋吗£¿

尽管迄今为止的大部分工作都在揭示微生物的不良行为£¬但Balskus希望£¬其中一些微生物能被证明是一种良性的力量¡£2018年£¬在¡¶ACS传染病¡·的一篇评论中£¬Balskus和当时的研究生Abraham Waldman详?#26438;得?#20102;£¬阐明微生物化学会怎样改变药物£¬例如£¬将抗生素转变成高?#26579;?#30830;的治疗疾病的工具£¬而不是今天这样钝的工具¡£

Balskus说£¬其他由微生物产生¡¢或者释放出来干扰微生物的小分子£¬或许会成为未来微生物干预领域的一部分£¬对艾滋病¡¢结核病¡¢疟疾等传染病都有效¡£

 
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