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肠道微生物组影响ALS结果

2018-05-30成功案例

KOK最新消息,哈佛大学的科学家在神经退行性疾病肌萎缩性侧索硬化症(ALS)中发现了新的肠脑连接。研究人员发现,在具有常见ALS基因突变的小鼠中,使用抗生素或粪便移植改变肠道微生物组可以预防或改善疾病症状。

该发现发表在《自然》杂志上,为为什么只有一些携带突变的个体会发展为ALS提供了潜在的解释。他们还指出了基于微生物组的可能的治疗方法。

“我们的研究集中于ALS患者中最常见的突变基因。我们取得了非凡的发现,即具有相同遗传学的相同小鼠模型在我们不同的实验室设施中具有显着不同的健康结果,”哈佛大学干细胞与再生生物学教授凯文·艾根(Kevin Eggan)说。“我们在这些小鼠中追溯到不同的肠道微生物群落的不同结果,现在有了一个有趣的假设,为什么某些携带这种突变的个体会发展为ALS,而其他人则不会。”

不同的设施,不同的结果

研究人员最初通过在其哈佛实验室设施中开发小鼠模型来研究ALS基因突变。小鼠的免疫反应过度活跃,包括神经系统和身体其他部位的炎症,导致寿命缩短。

为了进行更详细的实验,研究人员还在Broad实验室的实验室中开发了小鼠模型,Eggan是斯坦利精神病学研究中心干细胞生物学的负责人。出乎意料的是,尽管小鼠具有相同的基因突变,但它们的健康结果却大不相同。

“我们在哈佛设施小鼠中一致且反复观察到的许多炎症特征并不存在于Broad设施小鼠中。更引人注目的是,这种Broad设施的小鼠存活到了老年,” Eggan实验室的博士后研究员,该研究的主要作者Aaron Burberry说。“这些观察结果激发了我们努力了解两种不同环境可能对这些不同结果做出贡献的原因。”

搜索肠道微生物组

为了寻找小鼠之间的环境差异,研究人员研究了肠道微生物组。通过使用DNA测序鉴定肠道细菌,研究人员发现了哈佛实验室小鼠中存在的特定微生物,而宽实验室小鼠中却没有这种微生物,即使实验室条件在不同实验室之间也已标准化。

“由于许多不同的小组研究了相同的遗传小鼠模型并观察到了不同的结果,因此我们到达了更广泛的科学界。” Burberry说。“我们从不同的实验室收集了微生物组样品,并对它们进行了测序。在相距数百英里的机构中,非常相似的肠道微生物与这些小鼠的疾病程度相关。”

然后,研究人员测试了改变微生物组和改善哈佛设施小鼠结局的方法。通过使用来自Broad设施小鼠的抗生素或粪便移植物治疗哈佛设施的小鼠,研究人员成功地减轻了炎症。

肠脑连接

通过研究ALS中遗传因素与环境因素之间的联系,研究人员确定了重要的肠脑联系。肠道微生物组可能会影响疾病的严重程度(具有遗传突变的个体是否会发展为ALS,是否出现额颞叶痴呆或根本没有症状),并且可能成为治疗的潜在目标。

Eggan说:“我们的研究为ALS的潜在机制提供了新见解,包括最常见的ALS基因突变如何导致神经炎症。” 肠脑轴与多种神经系统疾病有关,包括帕金森氏病和阿尔茨海默氏病。我们的结果增加了这种联系的重要性。”

这项研究得到了Broad Institute,Target ALS,美国国立卫生研究院,UCB和哈佛干细胞研究所的Merkin基金的支持。


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