研究团队基因编辑布拉氏酵母 以降低免疫功能低下人群使用益生菌风险

一支国际研究团队报告称,通过对益生酵母布拉氏酵母(Saccharomyces boulardii)进行基因编辑,可在动物模型中降低其引发感染的风险,从而有望提升免疫功能低下患者、老年人和婴儿等易感人群使用益生菌的安全性。相关论文已发表在《Communications Biology》。

研究缘起:少量病例提示潜在严重风险

论文第一作者、北卡罗来纳州立大学博士后研究员亚历山德拉·伊姆雷(Alexandra Imre)表示,布拉氏酵母作为益生菌被推广用于促进肠道健康,但既往已有病例显示,免疫功能低下患者、婴儿和老年人等对感染更易感的人群在使用益生菌后出现血流感染。她指出,尽管此类病例报道不多,但后果可能严重甚至致命。

研究团队因此尝试厘清导致感染的原因,并评估能否通过基因改造降低该酵母的毒力,使其对免疫抑制人群更安全。

分离株对比:从商业产品与临床样本中筛选毒力差异

研究人员收集了来自多个来源的布拉氏酵母分离株,包括市售益生菌产品以及人类患者样本,其中包含两例布拉氏酵母血流感染患者的分离株。团队将不同分离株用于感染免疫抑制小鼠,以识别毒力更强的菌株,并进一步从感染小鼠体内分离出多个酵母亚系。

随后,研究人员对这些亚系在多种应激条件下的反应进行测试,以寻找可能与毒力增强相关的适应性变化。

关键发现:渗透压应激耐受性与毒力相关

伊姆雷表示,团队在小鼠模型中观察到,毒力最强的分离株同时表现出更强的渗透压应激耐受性,即在高盐浓度环境中更易存活。基于这一线索,研究人员将注意力集中在与渗透压应激耐受相关的ENA1和NHA1两个基因。

研究团队对商业与临床来源的布拉氏酵母分离株进行基因编辑,分别删除上述基因,并重复开展小鼠毒力测试及应激测试。

删除ENA1后:小鼠存活率在6天实验中升至100%

研究结果显示,删除NHA1对相关指标影响不大;而删除ENA1带来显著变化。伊姆雷称,在删除ENA1之前,感染最具毒力分离株的小鼠存活率为30%至40%;删除ENA1后,在为期六天的小鼠感染实验中,存活率提升至100%。同时,删除ENA1会使酵母在渗透压应激条件下的生长受到抑制。

研究团队据此认为,渗透压应激耐受性与毒力之间存在明显相关性,但仍需进一步研究以揭示背后的具体代谢机制,并指出对新兴病原体毒力特征的认识仍相对不足。

益生菌相关功能:抑菌与肠道存活能力未见明显下降

除安全性评估外,研究人员还在小鼠模型及体外抗菌实验中测试基因改造后的布拉氏酵母是否影响其益生菌效用。结果显示,基因改造菌株在抑制免疫抑制患者常见致病菌的细菌生长方面,与市售益生菌菌株同样有效;其在肠道中的存活能力也相当。

论文合著者、北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程副教授内森·克鲁克(Nathan Crook)表示,这些研究并非对益生菌效能的全面评估,但现有发现表明,删除与渗透压应激相关的基因并未显著影响布拉氏酵母的益生菌特性。他同时指出,许多肠道疾病患者伴随免疫功能受损,使益生菌治疗往往难以实施;该研究展示了为免疫功能低下患者开发工程化益生菌疗法的潜力,但仍需进一步工作推进。


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