經常關注科研動態的小夥伴肯定知道一句話:“遇事不決,量子力學,機制難尋,腸道菌群。”長期以來好像什麼課題都能和腸道菌群產生一點關係,腸道菌群的影響力似乎上達大腦多巴胺,下管運動腳底板。
小夥伴們禁不住要問,一通分析只扯相關性的我見多了,到底能不能出點可靠結果,讓我看到有實際用處的?
有!今天給你介紹一項從腸道真菌變化的角度切入,和白血病治療相關的研究。
白血病大家可太熟悉了,偶像劇角色不得個白血病你都不好意思當女主。可現實問題是,白血病,那可是要人命的,病!
人的身體像一個命令有序的王國,裡面的每個細胞都是安分守己的臣民。可是總有一些邪惡分子不守安分,四處作亂,上街打砸搶,給社會帶來一場浩劫。如果人體免疫系統中非常重要的白細胞脫離本職崗位、興風作浪玩了命地長,那麼原先正常白細胞所承擔的免疫等功能就無人執行,整個身體會發生貧血、免疫系統受損和出血,人距離死亡也就不遠了。
左圖為正常血液,右圖為白細胞病人血液,其中的白細胞發生了非常明顯的不正常增殖(圖片來源:bdbiosciences)
萬幸,移植別人的健康造血幹細胞可以讓病人重獲新生。但是移植之前需要先用超大劑量的全身放療把體內白細胞全部殺滅,打掃乾淨屋子,好讓新的造血幹細胞入住生長。但是白細胞被全部殺死的後果就是身體免疫力幾乎變為0,環境中的細菌、真菌、病毒此時乘虛而入,人體定難招架得住。所以在殺滅自身白細胞之後移植的白細胞正常生長起來之前,需要施用大量抗菌抗病毒的藥物殺滅可能感染人體的微生物(例如腸道的微生物),幫助脆弱的身體抵禦外部入侵。
但是,用上抗菌藥物就萬事大吉了?腸道真的一點微生物都沒有了麼?如果有呢?會慢慢變多還是變少啊?會不會影響移植手術結果呀?萬一呢?
怎麼樣,這些問題你是不是一個都沒想過呀?
你放心,站在人類知識開疆拓土邊緣的科學家幫你想過,最近的一項研究對白血病人異基因造血細胞移植前後腸道真菌的組成做了研究,發現腸道真菌的變化真的是一定程度上可以反應移植後病人的生存情況。具體是這樣的:
研究者找了156位病人,從移植手術前10天開始收集病人糞便樣本一直到移植手術後30天,每位病人差不多收集了10份糞便樣品,之後檢測糞便樣本中真菌的組成。
腸道里面的細菌真菌千千萬,如何才能知道里面有多少種真菌,答案是使用PCR檢測真菌的ITS區域。ITS(internal transcribed spacer)是真菌核糖體rRNA基因之間的一段DNA區域,就像真菌的身份證號碼,只要得到這段區域的資訊,就知道這是什麼真菌。所以將糞便樣本中的總DNA提取出來,對著ITS這一段做PCR再做測序,只要統計清楚擴增出的不同ITS序列的數目,就能知道樣品中有多少種真菌,以及每種真菌佔多少比例。關於PCR的介紹可以看:“沉睡的微生物之力”。
經過這樣的統計,研究者發現部分患者免疫缺陷期間,糞便樣品中仍然可以培養出多種真菌。而且,相比於糞便中培養不出真菌的患者,那些糞便中能培養出真菌的患者生存預後就差一些,隨著時間往後推移,存活的患者越來越少。
注:預後(prognosis),對創傷或疾病可能造成的後果的預測。舉個簡單例子,病人治療後吃飯吃的可香了,你肯定會覺得這是病人身體恢復的好,日後會更健康,這就叫“你根據病人飯量推測病人預後良好”。
灰色線代表了糞便中培養不出真菌的病人,墨綠色線代表了糞便中培養出真菌的病人,隨著時間向推移,糞便中有真菌的患者其生存率越來越低。(研究者供圖)
並且在這些真菌中還有一個眼熟的“壞東西”——近平滑念珠菌(C. parapsilosis)。這是一種人體口腔和面板非常常見的單細胞真菌,平時人體免疫力正常它不聲不響,一旦人體免疫力低下就會跳出來搗亂導致口腔感染,嘴疼生瘡。
(圖片來源:medical-labs)
在調查研究中, 156個病人中的19個,他們在免疫力缺陷的這段時間段內,腸道內真菌菌群失調,尤其出現近平滑念珠菌定植。
注:定植:各種微生物經常從不同環境落到人體,並能在一定部位定居和不斷生長、繁殖後代,這種現象通常稱為“定植”。例如本文中,環境中的近平滑念珠菌跑到了腸道內,並且紮下根穩定生長繁殖一段時間,就是定植。
不同顏色代表不同的真菌,亮黃色代表近平滑念珠菌,可以看到移植後,患者體內大部分都是黃色的近平滑念珠菌了。(研究者供圖)
並且還發現,移植後發生近平滑念珠菌腸道定植的病人,預後不樂觀,總存活率顯著低於沒有定植的病人。
灰色線代表了沒有平滑念珠菌定植的病人,亮黃色線代表了有平滑念珠菌定植的病人,隨著時間向推移,平滑念珠菌定植的病人,其生存率越來越低。(研究者供圖)
看到這裡可能會有小夥伴問:
會不會存在定植的患者都是年齡比較大的啊?
沒有,研究者排除過了
會不會存在定植的患者同時也有其它疾病?
沒有,研究者排除過了
會不會存在定植的患者原有疾病就不一樣?他們移植物種型別不同?用了抗厭氧抗生素?
沒有,研究者統統排除過了,這一波無懈可擊。
還有不服輸的小夥伴會繼續問,腸道里的東西多了去了,你怎麼不看看腸道細菌對預後的影響呢?
的確,之前也有人研究過移植前後腸道細菌菌群的變化以及預後效果。但,這還不夠,正是因為腸道內真菌細菌都有,他們的變化規律也不一致,我們才更需要對二者都做研究,更全面的描述。
我知道一定有讀者此時禁不住拍手,哎呦不錯呦,透過糞便樣品的真菌組成幫助判斷病情進展,一旦發現糞便有真菌尤其是有近平滑念珠菌,馬上採取措施避免患者病情惡化。哪個課題組的工作啊?!
哎,有眼光!
上文所介紹的正是2021年11月11日發在 Nature Microbiology的《腸道真菌動態變化和近平滑念珠菌定植與造血幹細胞移植臨床結果的相關性分析》(Hematopoietic cell transplantation outcomes are linked to intestinal fungal dynamics and an expansion of Candida parapsilosis complex species)的研究內容。
該研究文章由中國科學院先進技術研究院合成生物學研究所、深圳合成生物學創新研究院翟冰研究員完成。翟冰研究員和美國紀念斯隆凱特琳癌症中心的訪問學者Thierry Rolling 博士為共同一作。
文章還得到加州大學洛杉磯分校醫學中心的Scott Filler教授和林劍鋒博士在同期的News & Views發表評論,認為該文揭示了造血幹細胞移植過程腸道真菌菌群對臨床結果的重要潛在影響,並展示了未來腸道菌群研究中,綜合分析細菌和真菌菌群的必要性。
希望治病救人時候能給醫生患者帶來更多判斷依據、提供更多治療思路,
希望每個患者少受一點痛苦,
哪怕只是少扎一針,少取一次血,
這大概就是每個生物醫療科技工作者的心願。
來源:中國科學院深圳先進技術研究院