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新型腸道微生物研究模型——HIO


2018年4月05日20時 今日科學 締一生物
締一生物

當一個生命出生時,大自然為小傢伙們的消化系統準備了可用一輩子的無價的饋禮——益生菌。《eLife》新文章表明,人體非常常見的大腸桿菌有助於新生兒腸道內襯排布,能為即將入住的多樣化菌群繁殖激增做好準備。

植入了大腸桿菌(綠色)的HIO

大家都知道糞便中的主要細菌是大腸桿菌,它們除了分解食物產生能量,對人體還有什麼作用呢?

新聞文章結論,非致病性大腸桿菌能新生腸道從容應對隨後到來的微生物,包括穩定有益微生物和攻擊有害微生物。這有助於解釋腸道微生物與新生兒免疫系統發育的關係,以及幫助尋找罕見新生兒疾病「壞死性小腸結腸炎」的拯救策略。

研究人員的研究對象是最早進入消化道的先驅大腸桿菌,在許多新生兒尿布上都有發現。他們用幹細胞培育出微型人體腸壁,即人腸道細胞器(簡稱human intestinal organoid,HIO)。數千個培養細胞經人工引導生長成具有模仿人體腸道管道中空結構的腔(lumen)。

研究人員讓HIO自由生長,模仿子宮中胎兒腸道發育。然後在HIO腔內引入這種大腸桿菌,觀察腔道壁細胞表面和腔內空間,隨著時間推移,檢測引入細菌後的細胞基因激活變化。

結果是,植入大腸桿菌後,腔面的細胞開始成熟,彼此之間聯繫更加緊密,並產生了覆蓋細胞表面的粘液。參與細胞通訊的基因和聯繫相鄰細胞的物理結構變得活躍起來。參與抗菌物質和粘液分泌的基因也被激活,這些物質被運送到細胞表面。還有使細胞適應細菌代謝引起的低氧環境的基因。這些都是成熟的成人腸道標誌,使腸道可以更好地的應對炎症、病原物等刺激。

這篇文章不僅揭示了非致病性大腸桿菌對腸道的詳細影響,還提供了一系列宿主-微生物相互作用研究的人體腸道模型。

密西根大學腸胃病學博後研究員、文章一作者David Hill說:「我們還希望用這個模型檢查其他不同細菌是否會引起腸道的不同反應,理解為什麼這些腸道細菌會對健康產生正面或負面的結果。」

研究團隊正準備推出一個「核心」服務為其他研究學者提供HIO模型。


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