研究揭示肠道环境下布拉氏酵母基因表达特征,为改造药物递送酵母提供线索

一项发表于《BMC基因组学》的研究对肠道环境中酵母细胞的行为进行了测量与分析,研究人员称,这些结果有助于为培育更高效、面向特定疾病治疗的新型工程化酵母株提供依据。

该研究通讯作者、北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程副教授Nathan Crook表示,酵母作为药物递送平台具有潜力。此前研究显示,酵母细胞可被改造为在肠道内产生特定分子,例如用于降低炎症或辅助抗病的治疗性分子,但酵母在肠道中实现这些功能的具体机制仍缺乏直接证据。

研究团队将目标聚焦于测量布拉氏酵母(Saccharomyces boulardii,简称Sb)在肠道中的基因表达情况。研究人员选择Sb的原因在于,它是目前唯一被用作益生菌的酵母物种,但其生化过程尚未得到充分研究。本次实验使用的是一株未经过基因改造的市售Sb菌株。

在实验设计上,研究人员将Sb酵母引入专门培育的无菌实验小鼠体内。由于这些小鼠肠道内不含微生物群,研究团队随后从小鼠粪便及肠道样本中采集材料,并采用一种结合多种成熟采样与分析技术的方法,测量酵母细胞在肠道内产生的RNA,从而更便于识别来自酵母的信号。

研究人员报告称,一个关键发现是识别出在肠道环境中更可能被激活的Sb酵母基因。研究团队指出,这些结果提示了哪些DNA片段对肠道环境更为敏感,并可作为“启动子”片段用于调控开关,以在需要时触发酵母细胞生产治疗性分子,从而提升其作为药物递送载体的效率。

此外,研究还发现,与潜在致病行为相关的酵母基因在肠道环境中未被激活。研究团队表示,鉴于Sb已被用作益生菌,这一结果并不意外,但在进一步将Sb工程化用于药物递送之前,对相关风险信号进行确认仍属必要。

在代谢层面,研究人员根据肠道内的基因激活模式判断,肠道对酵母而言并非营养充足的环境。具体而言,酵母细胞在肠道中消化的脂质多于碳水化合物。研究团队指出,如果希望酵母细胞在体内充当“现场生产药物”的工厂,能量供给将影响其工作效率;研究结果提示,改造酵母以更好利用肠道生态系统中的复杂碳水化合物,可能具有价值。

研究团队表示,这项工作为后续围绕布拉氏酵母开展药物递送与新药开发的研究方向提供了可参考的线索。


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