在炎症性肠病 IBD患者中发现源自微生物的基因毒性代谢物
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【菜科解读】
在炎症性肠病(IBD)患者中发现源自微生物的基因毒性代谢物
(神秘的地球uux.cn)据EurekAlert!:根据一项新的研究,对人类肠道菌群进行功能筛选后发现,炎症性肠病(IBD)患者体内存在着一种名为吲哚亚胺的小分子基因毒素家族。
据研究结果披露,这些基因毒性代谢物可能在结直肠癌(CRC,它们是全球癌症死亡的第二大原因)的发展中起着某种作用。
IBD病人罹患CRC的风险增加。
先前的研究表明,微生物群衍生的基因毒性代谢物(它们可破坏DNA或导致DNA突变)可能在驱动CRC的发病机制中扮演某种关键角色。
然而,人们对由肠道共生微生物产生的基因毒性化学物质的全部范围仍不清楚。
为了更好地了解这些分子,Yiyun Cao和同事开发了一种功能筛选法,它能系统地评估IBD患者大量固有菌群的基因毒性。
Cao等人报告,他们发现了一个之前未知的可损伤DNA的基因毒性微生物代谢物家族(他们将其称为吲哚亚胺),后者由CRC相关性肠道微生物摩氏摩根菌(Morganella morganii)产生。
作者证明,在一种结肠癌的小鼠模型中,摩氏摩根菌会加剧肿瘤生长。
然而,该菌的一种不产吲哚亚胺的突变株则缺乏这种观察到的基因毒性,它也不会影响肿瘤的生成。
据Cao等人披露,这些发现强调了来自微生物组的小分子代谢物会对宿主生物学和疾病产生多种影响。
Jens Puschhof和Cynthia Sears在一篇相关的《视角》中写道:“Cao等人的研究揭示了已经与结直肠癌的发病机制高度相关的人类结肠微生物群有能力产生涉及面广泛、以前未曾想到的可能诱发结肠疾病的基因毒素。
”
“超级病菌”全球蔓延 科学家称其是新基因
超级细菌有可能就此蔓延世界,甚至10年内无药可对。
由于许多发病者曾在印度或巴基斯坦旅游和治疗,因而研究人员推测这种细菌可能起源于印度次大陆。
一些西方医学家因此把导致这种病症的细菌内存在的一种特殊蛋白质称做“新德里金属-β-内酰胺酶”,或者简称为NDM-1酶。
对于这一命名,印度表示抗议。
印度健康部说,将这种细菌与印度联系起来是不公平的,印度官方将英国的这种言论称作“恶毒的宣传”。
散至多国,已导致多人死亡 抗生素耐药性领域的医学专家将这种变种基因命名为NDM-1,它最早出现在印度、巴基斯坦等南亚国家,后来有不少英美等国的游客前往这些南亚国家接受价格低廉的整形手术,使得这种基因得以传播。
有报道称,这种变种基因目前已经传播到英国、美国、加拿大、澳大利亚、荷兰等国家,而且在英国已经出现了5例感染死亡者。
英国科学家在南亚和英国病人身上发现的这种被称为“新德里金属β内(酰)胺(酶)”新基因,几乎所有抗生素都对它无效,其中包括效力最强的碳青霉烯类。
最新一期《柳叶刀》医学期刊警告,赴印度接受整容手术在意便宜医疗的游客,有感染几乎抵抗所有抗生素的“超级病菌”的风险。
研究还警告称,“NDM-1成为全球公共卫生问题的可能性极高,国际协同监视有其必要”。
去年香港也曾发现 香港《经济日报》13日报道,最近香港卫生防护中心发现,早在去年10月,一名66岁印度裔男病人在香港就医时,尿液样本中就发现了“NDM-1”;虽然这名男子已经痊愈,但香港卫生单位仍发出警告,这种超级细菌几乎对所有的抗生素都“免疫”,一旦感染近乎无药可医。
综合多家港媒报导指出,该男子在去年10月于普通科门诊求医时,在尿液样本中发现含有“NDM-1”基因的大肠杆菌,由于他身上的细菌对治疗尿道感染常用的口服抗生素有反应,所以现在已经治愈。
香港卫生署副署长谭丽芬指出,这类超级细菌可能经手术感染,目前已叮瞩医护人员留意。
印度害怕殃及医疗旅游产业 不过印度当局认为上述顾虑言过其实。
一些愤怒议员已经在印度国会发起了议案,称英国此次的言论是一场阴谋。
他们质疑知名医疗杂志《柳叶刀》的研究报告,称这份杂志是由多国联合制药机构赞助的。
“当印度作为新兴的旅游国家兴起时,这样的言论对印度来说是不幸的。
甚至有可能是由多国公司设计的邪恶阴谋。
” 印度《经济时报》引述印度医学研究委员会主任委员卡图契的话说,抗生素无效确值顾虑,但就此非难一个国家并不公平,“根本无需恐慌”。
德里医院Max Healthcare资深顾问马哈扬说,外国“医疗旅游”观光客感染这种细菌的机会微乎其微。
他表示,通常只有加护病房内使用呼吸器或病危患者才会感染这类细菌,前来接受选择性手术的外国病患感染机会根本微不足道。
此外,印度首都新德里被用来为超级病菌命名,德里医界为之恼火,印度卫生与家庭福利部也大感不悦。
印度医学研究委员会计划在国际场合对研究结果声明异议。
当地医界认为,NDM-1样本取自清奈和哈雅纳省,以新德里命名不仅不恰当,更将对印度医疗旅游产业造成破坏性影响。
印度卫生与家庭福利部声明说,该研究由欧盟,以及生产相关抗生素的维康信托和惠氏药厂赞助,多位作者都有利益冲突的问题。
印度医学研究委员会计划对研究结果声明异议,主任委员卡图契表示,将在国际会议场合表明立场。
不过他坦承,本地确实存在滥用抗生素现象。
国家传染病预防控制所所长徐建国: “超级细菌”其实是新基因 如此耸人听闻的消息是夸大其词还是有理有据确有其事?国家疾控中心传染病预防控制所所长徐建国在接受采访中说的第一句话就是,我首先要纠正一下有些报道当中的一个失误。
徐建国:这个报道有一个失误,它不是一种新的细菌。
它实际上是一种新的基因,能让细菌产生一种蛋白质,我们称之为酶,可以把抗生素分解了,之后抗生素就失效了。
怎么能产生这种蛋白质呢?为什么人可以遗传下来?是因为基因。
这个故事是2007年底,一个印度籍的瑞典人得病,在他身上发现一种细菌。
这种细菌好多抗生素都没有用。
它检测出来的基因不一样,人家都没有。
这种基因被命名为NDM-1。
如今的报道基本是源自《柳叶刀——传染病》期刊上英国卡迪夫大学医学院蒂莫西·沃什发表的一篇论文。
至于以何种方式进行传播,文章中没有太多引述。
徐建国:这个基因从研究情况来看属于可移动遗传因子,就是说它可以在细菌中传递,使更多的细菌变得耐药,而且耐药范围比较广,从这些意义上说它是非常重要的发现。
它会像以前的H1N1,或SARS那样传向全球、造成人们的恐慌吗?徐建国认为并不会产生新的疾病。
徐建国:两个东西不能比,因为两种东西性质完全不同。
这个基因顶多是一把好枪,杀伤力很大,但是病毒是敌人,它是一个新的物种。
比如病毒会造成甲流,这个基因只是耐药,不能造成病,只能说别人感染的时候不好治。
而且甲流是在人和人、人和动物之间传递,而抗药基因是在细菌之间传递。
只是给细菌产生更强的抵抗外界的能力,而不会产生新的疾病。
(据中国之声) 名词解释:抗生素 抗生素是微生物的代谢产物或合成的类似物,能抑制微生物的生长和存活,而对宿主不会产生严重的副作用。
抗生素基本上可分为二大类,一为抑制病原的生长,二为直接杀死病原。
可用于治疗大多数细菌感染性疾病;抗生素的主要来源是发酵,也可以通过化学合成和半合成方法制得。
发现并应用抗生素是人类的一大革命,它成为人类同死神抗争的一大武器,因为人类死亡的第一大杀手就是细菌感染。
(宗禾)
基因组测序新公司工作全靠机器人
现在,一个与硅芯片相关的潜力大产业正在这里兴起,那就是基因组测序技术产业。
这个产业的发展是随着多家大公司的激烈竞争开始的。
不过,一家名为“整合基因”(CompleteGenomics,CG)的公司不像别的公司一样研发和销售测序仪器,而是为科学家提供外包的测序服务,更绝的是,在这家公司里做测序的,并不是研究人员,而是一排排的机器人。
近日,《新科学家》杂志探秘了这家充满科幻意味的公司。
前台都是“机器人” 走进CG公司,连前台都由计算机终端出任。
它会主动向来客问好,询问姓名、身份和来访意图。
旁边连接的一台打印机则自动打出访客挂牌。
与此同时,一份电子邮件已经发送到内部接应人员的电脑上。
这家公司的生产线更像科幻电影里的实验室,昏暗蓝色的房间里到处都是高级仪器,室内温度保持在28℃和相对较高的湿度,几名穿着实验服,带着发罩的工作人员在监视着电脑屏幕,查看着机器人的运作状态。
这儿已经成为了世界上最大的人类基因组测序工厂。
只是在这里工作的不是人类,而是机器人。
在一个大约只有半个网球场大的房间里,“坐着”16台机器人,不间断地进行着人类基因组测序的工作。
去年,它们完成800个人的DNA测序工作——其中三分之一是后半年做出来的。
到了今年,它们已经可以每个月生产出400个人的基因了。
CG公司只是目前迅速形成产业的诸多基因组测序公司中的一家,但是它十分独特。
公司市场总监图柯特(JenniferTurcotte)对《新科学家》杂志解释说,通常而言,DNA测序是在一个密封的机器里进行的,但在这家公司的实验室里,机器人却是在一个开放暴露的环境下做基因组测序,这是为了便于维修。
实验室特定的温度和湿度是为了符合测序中出现的生化反应,微弱的蓝光是为了避免荧光探测剂在探测基因代码符号时受到其他频率光波的破坏。
这儿所进行的基因组测序,已是目前最新的第三代基因组测序技术,称为“DNA纳米球测序技术”。
这种新方法是将DNA链放置在一小块硅芯片上进行调节,自我组装成所谓的“纳米球”。
这样的测序所需要的试剂更少,得到的数据则更多。
技术人员都穿着无尘室服装,因为任何一点灰尘都会干扰测序,除非哪儿出问题了,一般而言这些技术人员不会干预机器人的工作。
机器人则会自动添加试剂,操作样本,每个DNA纳米球上携带着70个核苷酸,其排列顺序会通过光信号被拍摄记录下来。
费用正在逐步降低 这些机器人正在做的工作,是一个浩大庞杂的工程蓝图中的第一步,所有的人类基因组中有着30亿对碱基对,而CG计划将其全部组装出来。
这需要非常大的计算量,公司为此也建了一个自动数据中心。
不过,这个数据中心设在距离公司大约有20分钟车程的地方——那儿的电费更便宜。
目前CG公司只针对研究者和制药公司开放,个人还没法购买他们的服务。
在这里,每对基因组测序要价9500美元,如果购买1000对以上,则每对价格降为5000美元。
这个价格是随着基因组测序技术突飞猛进而急剧下降的,要知道,十年前,第一对人类基因组序列完成时,其价格是以十几亿美元计量的。
而科学家现在已经预计几年后,基因组测序的价格可能会降到一般人都可能支付得起的程度。
基因组测序的流水线完全是由机器人来做的,而职员做什么呢?公司共有185名职员,部分是科研人员,忙于改善公司的测序技术,另一部分则是做市场和联络,与各类客户打交道。
基因组测序工程是一项既有非常光明的前途但又异常庞大的科学工程,而自动化则可能成为处理这项工作的最佳工具。
基因学家们认为,通过一些基因扫描,是可以找到导致人类易感疾病的一些基因变异,人类基因谱上,有一些常见明显变异,但是就整个遗传问题来看,还有大量的混乱的遗传变异隐藏在DNA双螺旋体中,这些也导致了世界上千奇百怪的遗传疾病。
如何去捕猎这些神秘莫测的错误基因代码呢?只剩下一个方法,那就是将整个人类基因谱测序,来捕捉一些可能和疾病有关的基因变异。
这个方法虽然听上去如同“大海捞针”一样不靠谱,但目前一些迹象表明,今后或许基因组序列会成为医疗记录的一部分,或者科学家可以通过家庭的基因组测序来纠正基因错误。
比如,去年西雅图系统生物学研究所的胡德(LeroyHood)及其小组与CG公司进行了合作,在《科学》杂志上刊登了一篇论文。
他们对一家四口的基因组进行了测序。
这是个特殊的家庭,两个孩子都患有两种隐性遗传病———米勒综合征和纤毛运动障碍,而父母则完全正常,在分别测出这家人的基因序列后,研究者将父母和子女基因组序列进行比较,验证了米勒综合征这种非常罕见遗传病的致病突变。
提供测序外包的服务 目前,站在基因组测序产业化起跑线上的企业包括了同样位于加州的生物科学公司PacificBio。
这个公司创立了首次可以对单个DNA进行测序的仪器。
和CG公司一样,目前,这家公司也只向研究者提供服务。
还有一些大型的、从事基因组测序产业的公司已经将基因组测序做到医院和个人普及的地步了,如研发制造大型测序分析仪器的Illumina公司。
这个公司在2008年美国成长最快的科技公司评选中,风头甚至盖过了Google。
它们提供的产品甚至可以直接给病人使用。
而另一位基因创业企业家罗斯伯格(JonathanRothberg)甚至发明了可以放在桌子上的基因解码器,可以在2小时之内以很高的精度解读出1000万个基因代码符号。
大部分的基因组测序企业都站在一个竞争线上,尽力提高DNA测序的速度,降低费用。
而CG公司其实并非和它们是严格意义上的竞争对手———他们计划组装出所有的人类基因序列,研发也是为此目的而进行。
此外,他们并不如其他公司一样开发更高级更小巧的基因组测序仪,而是为科学家提供基因组测序的外包服务,也就是说,研究人员无需购买、安装、培训、运行和维修仪器,而只要将样品交给这家公司,等待结果到来就可以。
虽然很多人不理解他们的做法,但这家公司始终坚持自己的观点,认为这样的服务最能让科学家将时间从捣腾仪器设备的工作中解放出来,专心放在生物学和假说验证上。
从这几年CG公司取得的成绩来看,这种做法确实是有效的。
2009年,CG公司宣布其测出了第一个人类基因序列,并移交给美国生物科技信息中心数据库。
同一年,他们在《科学》上刊文,发布了三个完整人类基因组序列分析的结果,当时文章还宣布,测序的成本已经可以降到1726美元。
这在生物界引起了轰动。
到了那一年结束,他们已经做出了50个人的基因序列。