零一生命改造生命,人工编辑皮肤菌株揭示治疗AD新机制
该研究首次结合宏基因组学、培养组学、转录组、基因工程手段揭示了健康人群与特应性皮炎病人(AD)中表皮葡萄球菌株的异质性以及特定菌株在治疗特应性皮炎中的机制。
近年来的科学研究强调了皮肤微生态失调在特应性皮炎发病机制中的作用,其特征是微生物多样性降低和过度定植的金黄色葡萄球菌。
金黄色葡萄球菌产生的毒素和蛋白酶,例如酚溶性调节蛋白 (PSM) 和丝氨酸蛋白酶样 (Spl) 蛋白,可破坏屏障功能并促进 AD 患者的皮肤炎症,因此,减少致病性葡萄球菌的定植在AD的治疗中至关重要。
基于此背景,本研究首先利用培养组学在健康人、AD病人皮损处以及非皮损处挑选代表性的表皮葡萄球菌株并进行高通量测序,组装出相应的基因组。通过比较基因组学分析,我们发现了在健康人中较为普遍的存在、在AD患者皮损处缺乏的特异菌株。我们认为,这种菌株可能在抑制金葡毒力的表达有一定的作用。
随后,基于零一生命微生物发现和捕获平台,我们确认了几种特异性菌株的存在普遍性,以及表皮葡萄球菌抑制金葡的能力与疾病严重程度的负相关性。
接着,我们检测了该特异表葡菌株对金黄色葡萄球菌agr毒力因子表达的抑制情况,初步确认了该菌株抑制金葡的机制。
随后,为了确认该特异表葡菌株的作用机制,我们利用基因工程手段将相关特异基因转入大肠杆菌进行过表达,观察到类似现象。同时,利用转录组分析,最终确认该特异表葡菌株抑制金葡的作用机制。
最后,我们测试该特异表葡菌在抑制金葡过程中对AD的治疗作用,以及使用该表葡菌的安全性。结果发现,该表葡菌能抑制金葡毒力带来的AD炎症加剧情况,同时也能调节宿主体内相关的炎症因子,也显示出稳定的安全性,这为后续开发针对AD的外用活菌药物提供了基础。
另外,本次研究综合利用包括基因组、培养组、基因工程等多维度的技术手段从各个角度进行科学问题的研究,有助于我们更加深刻地理解微生物和人体的作用机制,为后续科研转化提供有力的支持,也是零一生命在合成生物学领域布局多年后陆续产生的研发成果。