细菌战甲：青蛙疫苗如何改变微生物组以对抗致命真菌_当前热议

来源：cnBeta 　2023-06-12 11:41:37

人类或动物的微生物组——生活在宿主生物体上或体内的通常有益的微生物的集合，包括细菌和真菌——可以在宿主的整体免疫反应中发挥重要作用，但目前尚不清楚针对有害病原体的疫苗如何影响微生物组。宾夕法尼亚州立大学的研究人员领导的一项新研究发现，一种针对青蛙致命壶菌的新疫苗可以改变微生物组的组成，使青蛙对未来接触真菌的能力更强。

该研究于 6 月 12 日发表在皇家学会哲学会刊 B 的特刊上，表明微生物组反应可能是疫苗功效中一个重要的、被忽视的部分。

(资料图)

“构成动物微生物组的微生物通常可以帮助抵御病原体，例如通过产生有益物质或通过与病原体竞争空间或营养物质，”宾夕法尼亚州立大学生物学副教授兼研究负责人 Gui Becker 说。 “但是当你接种疫苗时，你的微生物组会发生什么变化，比如 COVID 疫苗、流感疫苗或黄热病疫苗等减毒活疫苗？在这项研究中，我们以青蛙作为模型系统开始探索这个问题。”

青蛙和其他两栖动物受到壶菌的威胁，这导致几大洲的一些物种灭绝，数百种其他物种的种群数量严重下降。在易感物种中，这种真菌会导致有时致命的皮肤病。

“壶菌是近代历史上野生动物保护最严重的病原体之一，如果不是最严重的话，迫切需要开发控制其传播的工具，”贝克尔说，他也是 One Health 微生物组中心和宾夕法尼亚州立大学传染病动力学中心的成员。 “我们发现，在某些情况下，疫苗可以诱导微生物组发生保护性转变，这表明仔细操纵微生物组可以作为更广泛战略的一部分，帮助两栖动物，或许还有其他脊椎动物，应对新出现的病原体。”

研究人员应用了一种疫苗，在这种情况下，一种由壶菌产生的代谢产物的非致死剂量用于蝌蚪。五周后，他们观察了微生物组的组成是如何变化的，确定了单个细菌种类及其相对比例。研究人员还在实验室中培养了每种细菌，并测试了特定于细菌的产品是否促进、抑制或对壶菌生长没有影响，将结果添加到该信息的大型数据库中并与之进行比较。

“增加接触壶菌产品的浓度和持续时间会显着改变微生物组的组成，从而产生更高比例的细菌产生抗壶菌物质，”大学贝克尔实验室的硕士生 Samantha Siomko 说。阿拉巴马州的研究人员和论文的第一作者。 “这种保护性转变表明，如果一只动物再次接触到相同的真菌，它的微生物组将能够更好地对抗病原体。”

以前在微生物组中诱导保护性变化的尝试依赖于添加一种或多种已知可产生有效抗真菌代谢物（即益生菌）的细菌。然而，根据研究人员的说法，细菌必须与微生物组中的其他物种竞争，并且并不总是能够成功地将自己确立为微生物组的永久成员。

贝克尔说：“这些青蛙的皮肤上有数百种细菌，它们是从环境中吸收的，而且成分会定期变化，包括随季节变化。试图操纵微生物社区，例如通过添加细菌益生菌，是具有挑战性的，因为社区的动态是如此复杂和不可预测。我们的结果很有希望，因为我们基本上已经朝着更有效地对抗真菌病原体的方向操纵了整个细菌群落，而无需添加需要竞争资源才能生存的生物。”

值得注意的是，微生物组内的物种总数多样性没有受到影响，只有物种的组成和相对比例受到影响。研究人员认为这是积极的，因为青蛙微生物组多样性的下降通常会导致疾病或死亡，而且人们普遍认为，维持多样化的微生物组可以让细菌和微生物物种群落更动态地应对威胁更高的功能冗余。

研究人员表示，微生物组组成的这种适应性转变，他们称之为“微生物组记忆”，可能在疫苗功效中发挥重要作用。除了了解这种转变背后的机制外，研究小组还希望在未来研究成年青蛙和其他脊椎动物的微生物组记忆概念。

“我们的合作团队实施了一种预防技术，该技术依赖于来自壶菌的代谢产物，”贝克尔说。 “基于 mRNA 或活细胞的疫苗——就像那些通常用于预防细菌或病毒感染的疫苗——可能会对微生物组产生不同的影响，我们很高兴探索这种可能性。”

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