由琳达·斯图尔特报道
来源:GIMM
卡琳娜·哈维尔(Karina Xavier),GIMM研究组组长。
由卡琳娜·哈维尔领导的研究团队发现了一种极具前景的新型活体生物治疗剂,可能重新定义医学界对基于菌群疗法的处理方式。该研究发表在《自然·通讯》期刊上,证明一种无害的克雷伯氏菌(Klebsiella)菌株——最初在实验室实验中偶然发现——能够在炎症性肠病(IBD)小鼠模型中消除感染并减轻肠道炎症。
这种名为克雷伯氏菌ARO112(Klebsiella sp. ARO112)的细菌以博士生安娜·丽塔·奥利维拉(Ana Rita Oliveira)命名,与医院相关病原体肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)同属一个家族,但本质上无致病性。这种天然存在于肠道的微生物不会致病,反而有助于恢复微生物平衡,并防止致病性大肠杆菌(Escherichia coli)和沙门氏菌(Salmonella)等危险细菌的定植。
从偶然发现到活体治疗候选者
突破始于研究团队在抗生素处理的小鼠中注意到异常现象:携带ARO112的小鼠表现出显著的抗感染能力。2020年发表在《自然·微生物学》上的初步发现表明,这种无害克雷伯氏菌通过竞争肠道中的营养和生态位点,阻止有害细菌增殖。
这项新的《自然·通讯》研究更进一步,由哈维尔实验室的维托·卡布雷尔(Vitor Cabral)和丽塔·奥利维拉(Rita Oliveira)探索该细菌在携带人类IBD相关基因突变的小鼠模型中的治疗潜力。
当菌群受损的小鼠在抗生素暴露和致病性大肠杆菌感染后接受ARO112治疗时,结果令人惊讶:感染近乎完全清除,效果远超先前模型;菌群加速恢复,使有益细菌重新开始产生丁酸盐等保护性代谢物;肠道炎症显著减轻。哈维尔表示:"这次我们观察到完全清除。该细菌不仅消除了感染,还帮助菌群更快恢复平衡。"
研究团队还将该菌株与欧洲广泛使用的知名商业益生菌大肠杆菌Nissle 1917进行了比较。Nissle在此条件下未显示保护作用——这突显出某些益生菌仅在特定微生物生态系统中有效,需要新的定制化解决方案。
安全性评估
鉴于某些克雷伯氏菌的恶名,研究人员与瓦伦西亚社区健康与生物医学研究促进基金会(Fisabio)的卡莱斯·乌贝达(Carles Ubeda)实验室合作进行了广泛的安全性评估。
结果出人意料地令人放心:ARO112不产生生物膜;不易获得抗生素耐药基因,即使人工赋予耐药性质粒,几天内也会自然丢失;其在肠道中的存在是暂时的——随着菌群恢复,ARO112自然消失。
哈维尔解释道:"从进化角度看,它像一名志愿消防员,填补空缺、恢复平衡,然后退居幕后。"
迈向新一代益生菌
ARO112代表了一类新型下一代益生菌——不同于传统乳酸菌源自食物来源,而是直接从健康哺乳动物的菌群中分离。这种靶向活体生物治疗剂未来有望在抗生素治疗后用于预防感染和减轻炎症,为粪便微生物移植等广谱程序提供精准替代方案。
认识到ARO112在临床转化方面的巨大潜力,GIMM的资金与创新团队正在推进其价值实现路径,包括技术成熟、监管规划和行业战略合作。
哈维尔表示:"我们永远需要抗生素,但它们会破坏菌群。想象一下未来:服用抗生素后,再使用像ARO112这样的细菌来恢复平衡。这就是下一代微生物组疗法的承诺。"
本研究由葡萄牙GIMM分子医学研究所(Fundação GIMM – Gulbenkian Institute for Molecular Medicine)主导,并与西班牙马德里瓦伦西亚社区健康与生物医学研究促进基金会(FISABIO)及流行病学与公共卫生CIBER研究中心、瑞士洛桑大学基础微生物学系合作完成。
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