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这些细菌入侵时,我们的免疫系统识别不出它们

时间:
2021年04月26日 |
作者:
Stephanie Melchor |
来源:
环球科学(huanqiukexue.com)

研究发现,80%的深海细菌完全无法被细胞上一种或两种常见的探测脂多糖的模式识别受体识别。

有些深海微生物无法被哺乳动物的免疫系统发现。图片来源:施密特海洋研究所(Schmidt Ocean Institute)

撰文 | Stephanie Melchor

翻译 | 魏书豪

审校 | 郭晓 李诗源

就像电影发烧友能在一部新影片里一眼识出导演的审美特点,我们体内的细胞有一种特殊的模式识别受体,当它们识别出常见的微生物的分子特征时,就会激发免疫系统。

这些常见微生物的分子结构特征之一是脂多糖(LPS),这是一种锚定在革兰氏阴性菌的细胞壁上的长链糖。脂多糖具有非常标志性的特点,以至于很多研究人员以为我们的身体可以识别任何微生物上的脂多糖。但一项新的研究表明,有一些深海细菌的脂多糖是我们身体的模式识别受体无法识别的。

2017年,一群科学家搭乘施密特海洋研究所的法尔科号科考船,前往位于基里巴斯的菲尼克斯群岛保护区(PIPA)——这是地球上最大的海洋保护区之一。

这里的生态系统几乎从未被人类涉足过。为了进行探索,研究人员在海面下3000米(近2英里)的深处收集了细菌。他们在科考船实验室中培养了50种菌株,并将其与培养皿中的人类和小鼠免疫细胞接触。免疫细胞识别出了一些新菌株上的脂多糖,并以它们处理大肠杆菌等更常见细菌的方式作出反应。然而,80%的深海细菌却完全无法被细胞上一种或两种常见的探测脂多糖的模式识别受体识别。

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法尔科号在菲尼克斯群岛保护区开展研究。图片来源:施密特海洋研究所(Schmidt Ocean Institute)

宾夕法尼亚大学的免疫学家Sunny Shin(没有参与这项研究)说:“我认为这篇论文非常令人兴奋。”她指出,这项发现与当前主流认知相悖,后者认为模式识别受体可以识别任何外来分子。然而,这项发表在《科学·免疫学》(Science Immunology)杂志上的新研究表明,这些模式识别受体演化出的特性是只能检测出其所在环境中的微生物。

“当我们走进星巴克的时候,我们的免疫系统当然有必要检测一下我们遇到的每一种微生物,”该论文的合著者、波士顿儿童医院的免疫学家Jonathan Kagan说道。但是,免疫系统没必要检测那些生活在自然状态下我们永远不会遇到的环境中的微生物,这样的微生物也包括那50个菌株。

这是否意味着我们需要担心深海微生物会破坏我们的免疫系统?估计不需要。一方面,这些能在寒冷又阴暗的深海高盐环境中茁壮成长的细菌,不见得能在我们温暖的身体内存活。而且免疫系统还有很多其他能感知细菌入侵的机制。

不过,这项研究可能会带来很有意思的临床应用。长久以来,研究人员一直考虑将脂多糖加入疫苗内,以帮助激发免疫系统,但脂多糖会引起很强烈的免疫反应,具有一定的危险性。虽然,大多数深海细菌的脂多糖不会触发人体免疫反应,但一些脂多糖变种还是会引起中度免疫反应。Kagan说,这些新脂多糖分子可以有效地充当调节器,可以帮助癌症疫苗的研究人员更精细地调节免疫反应,而不只是在0和10的反应程度之间切换。

深海并不是免疫学研究的传统领域。事实上,这项研究的发起源自Kagan、实验室成员Anna Gauthier和海洋生态学家Randi Rotjan(菲尼克斯群岛保护区的联合首席科学家)的独特合作。Rotjan策划了一场探险行动,并邀请Gauthier对沿途的深海细菌进行收集和分析。

Rotjan说,研究人员打算明年夏天再去菲尼克斯群岛保护区来一场跨学科的远征,以研究更有针对性的问题,例如像珊瑚这样的原生深海生物是如何应对它们的细菌“邻居”的。但是,该团队随时准备迎接惊喜,她补充说道:“这就是基础研究的美妙之处——你永远不知道会走向何处。”

原文链接:

https://www.scientificamerican.com/article/some-deep-sea-bacteria-are-so-strange-our-immune-sensors-miss-them/

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