最近，美國(guó)Stowers醫(yī)學(xué)研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)，微生物組的構(gòu)成，與宿主的免疫反應(yīng)、機(jī)體的自愈能力之間，有一種明確的聯(lián)系。

他們發(fā)現(xiàn)，渦蟲(chóng)微生物群落的一個(gè)急劇變化，可使得這種淡水扁蟲(chóng)失去它的再生能力。這種相同的變化在人類炎癥性疾病中也曾被觀察到，但是，之前科學(xué)家曾經(jīng)嘗試在較低等生物（如果蠅和斑馬魚(yú)）中模仿它，卻被證明是失敗的。相關(guān)閱讀：渦蟲(chóng)奇特再生能力的關(guān)鍵所在；《PLOS Genetics》：渦蟲(chóng)頭部再生相關(guān)基因。

該研究結(jié)果發(fā)表在《eLife》雜志上，提供了一個(gè)有價(jià)值的模型，用于揭示控制免疫力和再生之間相互作用的基本分子機(jī)制，并可能指出新的治療方法，來(lái)對(duì)抗嚴(yán)重的人類疾病，如慢性不愈合的傷口。

本研究資深作者、Stowers醫(yī)學(xué)研究所和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的Alejandro Sánchez Alvarado博士說(shuō)：“這是第一個(gè)動(dòng)物模型，將內(nèi)生細(xì)菌的病理變化與再生抑制聯(lián)系起來(lái)。我們知道，一些種類的細(xì)菌對(duì)我們的健康是至關(guān)重要的，其他種類的細(xì)菌則可能使我們很難從疾病中恢復(fù)過(guò)來(lái)。現(xiàn)在，我們可以研究微生物組不斷變化的性質(zhì)——和免疫系統(tǒng)響應(yīng)這些變化的方式，是如何影響再生過(guò)程的自然執(zhí)行的。”

長(zhǎng)期以來(lái)，研究人員認(rèn)為，免疫反應(yīng)主要構(gòu)成了有效組織再生和修復(fù)的一道屏障。然而，最近在各種不同生物中的研究表明，它可能對(duì)于促進(jìn)這一過(guò)程也發(fā)揮著核心的作用。不過(guò)，是什么分子機(jī)制驅(qū)動(dòng)了這些截然相反的結(jié)局，仍不清楚。

Sánchez Alvarado實(shí)驗(yàn)室一次突如其來(lái)的困境，提供了一個(gè)機(jī)會(huì)來(lái)剖析免疫系統(tǒng)的復(fù)雜雙重性。實(shí)驗(yàn)室渦蟲(chóng)種群的一部分遭受了一次感染。受感染的動(dòng)物在眼睛周圍出現(xiàn)病變，這些病變?cè)絹?lái)越大，直到它們的整個(gè)頭部退化。通常情況下，渦蟲(chóng)僅僅可以再生出一個(gè)新的頭，但是感染卻以某種方式挫敗了它們的再生能力。

Sánchez Alvarado的研究團(tuán)隊(duì)和Stowers研究所開(kāi)發(fā)了一種改進(jìn)的水槽系統(tǒng)，能夠循環(huán)和消毒培養(yǎng)基，從而使他們能夠培養(yǎng)健康的渦蟲(chóng)，但是他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們把蠕蟲(chóng)從該系統(tǒng)中取出來(lái)時(shí)，它們很快就又生病了。雖然大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)室成員對(duì)這一發(fā)展感到挫折，這時(shí)，新的博士后研究助理Chris Arnold博士，采取了不同的角度。

Arnold說(shuō)：“我認(rèn)為這是個(gè)完美的誘導(dǎo)模型系統(tǒng)。我們可以選取健康的渦蟲(chóng)，當(dāng)需要的時(shí)候從該系統(tǒng)中去除它們，并將它們放置在使其生病的其他條件下。令人驚訝的是，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們從該系統(tǒng)中取出渦蟲(chóng)時(shí)，它們出現(xiàn)了問(wèn)題，我們可以成功地用抗生素治療它們的組織退化。這表明，可能有細(xì)菌參與進(jìn)來(lái)。”

Arnold想要確定有什么樣的細(xì)菌生活在渦蟲(chóng)體內(nèi)。他進(jìn)行了一次細(xì)菌普查，發(fā)現(xiàn)渦蟲(chóng)的微生物組與人類有著驚人的相似性。當(dāng)渦蟲(chóng)都是健康的時(shí)候，它們體內(nèi)有大量的擬桿菌——一組有益的、支持性共生菌，和少量的變形菌——一組細(xì)菌包含一些危險(xiǎn)的人類病原體。但是，當(dāng)渦蟲(chóng)發(fā)展出病變時(shí)，他們經(jīng)歷了變形菌的大幅飆升，一些成員已被證明可引起人類消化性潰瘍和胃癌。

研究人員懷疑這并不是細(xì)菌本身，而是免疫系統(tǒng)對(duì)“影響渦蟲(chóng)再生能力的細(xì)菌”所產(chǎn)生的反應(yīng)。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，Arnold使用了一種叫做RNA干擾的先進(jìn)分子技術(shù)，來(lái)沉默免疫系統(tǒng)的核心部件。然后，他想探究每一個(gè)組件對(duì)“渦蟲(chóng)在感染過(guò)程中修復(fù)病變并再生頭部的能力”有何影響。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們阻斷一個(gè)被稱為TAK1激酶的基因時(shí)，渦蟲(chóng)能夠從感染所致的損傷中得以恢復(fù)。他們著眼于與TAK1激酶相互作用的其他基因，包括TAK1通路的激活劑和抑制劑，并發(fā)現(xiàn)它們中的大多數(shù)也影響再生，但是只有在渦蟲(chóng)被感染的時(shí)候。

Sánchez Alvarado說(shuō)：“我們的研究結(jié)果表明，在感染過(guò)程中有一些關(guān)于再生的特殊情況，不同于正常的再生。有一些基因在一種情況下可促進(jìn)退化，而在另一種情況下，卻促進(jìn)再生。這是顛倒的，完全不同于我們所期望的。我們認(rèn)為這一途徑可能會(huì)采取行動(dòng)清除感染的細(xì)胞，所以感染不能擴(kuò)散到健康的組織。只有當(dāng)我們阻斷該通路時(shí)，我們才能即使在感染的情況下也能允許再生發(fā)生。”

Sánchez Alvarado說(shuō)，在未來(lái)，我們有可能會(huì)開(kāi)發(fā)出小分子，抑制這一免疫途徑，以提高組織的修復(fù)和再生，不只是在一個(gè)像渦蟲(chóng)這樣簡(jiǎn)單的生物體中，而且在更高等的生物（如人類）中也一樣。然而，我們首先需要對(duì)這一途徑中的激活劑和抑制劑，以及它們?nèi)绾蜗嗷プ饔茫私飧唷?/span>

Arnold說(shuō)：“我們的醫(yī)療體系正在努力解決受損傷口愈合的情況。我們知道，細(xì)菌是治愈患者的障礙，而抗生素并不總是有效的，尤其是抗生素耐藥性細(xì)菌的興起。通過(guò)了解參與免疫應(yīng)答的基因和途徑，我們或許能夠闡明決定一個(gè)生物體是否修復(fù)或試圖再生的信號(hào)。也許，我們可以開(kāi)發(fā)更有效的治療方法。”