海洋生物：能躲過人類的免疫系統(tǒng)的深海細菌


圖片來源：施密特海洋研究所（Schmidt Ocean Institute）
就像電影發(fā)燒友能在一個新影片里迅速識別出導(dǎo)演的美學(xué)特點，我們身體內(nèi)的細胞有一種叫做模式識別受體的特殊應(yīng)答器，當它們遇到常見微生物的分子特征時，就會激發(fā)免疫系統(tǒng)。
這些常見微生物的分子結(jié)構(gòu)特征之一是脂多糖（LPS），這是一種錨定在多種細菌的細胞壁上的長鏈糖。脂多糖具有非常標志性的特點，以至于很多研究人員以為我們的身體可以識別任何微生物上的脂多糖。但一項新的研究表明，我們身體的模式識別受體對一些深海細菌的脂多糖是無法識別的。
2017年，一群科學(xué)家搭乘施密特海洋研究所的法爾科號科考船，前往位于基里巴斯的菲尼克斯群島保護區(qū)（PIPA）——這是地球上最大的海洋保護區(qū)之一。
作為對這個幾乎從未被開發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)的一部分探索工作，研究人員在海面下3000米（近2英里）的深處收集了細菌。他們在科考船實驗室中培養(yǎng)了50種菌株，并將其與培養(yǎng)皿中的人類和小鼠免疫細胞接觸。免疫細胞識別出了一些新菌株上的脂多糖，并以它們處理大腸桿菌等細菌的方式作出反應(yīng)。然而，免疫細胞中常見的一種或兩種探測脂多糖的模式識別受體，對80%的深海細菌卻完全沒有識別作用。


圖片來源：施密特海洋研究所（Schmidt Ocean Institute）
賓夕法尼亞大學(xué)的免疫學(xué)家Sunny Shin（她沒有參與這項研究）說：“我認為這篇論文非常令人興奮?！彼赋?，這項發(fā)現(xiàn)與當前主流認知相悖，后者認為模式識別受體可以識別任何外來分子。然而，這項發(fā)表在《科學(xué)·免疫學(xué)》（Science Immunology）雜志上的新研究表明，這些模式識別受體已經(jīng)發(fā)生了進化，它們只能檢測出局部的微生物。
“當我們走進星巴克的時候，我們的免疫系統(tǒng)當然有必要檢測一下我們遇到的每一種微生物，”該論文的合著者、波士頓兒童醫(yī)院的免疫專家Jonathan Kagan說道。但是免疫系統(tǒng)就沒必要檢測那些生活在我們永遠不會自然遇到的環(huán)境中的微生物。這樣的微生物也包括那50個菌株。
這是否意味著我們需要擔心這些深海微生物會破壞我們的免疫系統(tǒng)？估計不需要。一方面，這些能在寒冷又陰暗的深海高鹽環(huán)境中茁壯成長的細菌不見得能在我們溫暖的身體內(nèi)存活。而且免疫系統(tǒng)還有很多其他能感知細菌入侵的機制。


細菌。圖片來源：Pixabay
不過，這項研究可能會帶來很有意思的臨床應(yīng)用。長久以來，研究人員一直考慮將脂多糖加入疫苗內(nèi)，以幫助激發(fā)免疫系統(tǒng)，但脂多糖會引起很強烈的免疫反應(yīng)，會有一定的危險性。雖然大多數(shù)深海細菌的脂多糖不會觸發(fā)人體免疫反應(yīng)，但一些脂多糖變種還是會引起中度免疫反應(yīng)。Kagan說，這些新脂多糖分子可以有效地充當調(diào)節(jié)器，可以幫助癌癥疫苗的研究人員更精細地調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，而不只是在0和10的反應(yīng)程度之間切換。
深海并不是免疫學(xué)研究的傳統(tǒng)領(lǐng)域。事實上，這項研究的發(fā)起源自Kagan、實驗室成員Anna Gauthier和海洋生態(tài)學(xué)家Randi Rotjan（PIPA的聯(lián)合首席科學(xué)家）的獨特合作。Rotjan策劃了一場探險行動，并邀請Gauthier對沿途的深海細菌進行收集和鑒定。
Rotjan說，研究人員打算明年夏天再去菲尼克斯群島保護區(qū)來一場跨學(xué)科的遠征，以研究更有針對性的問題，例如像珊瑚這樣的原生深海生物是如何應(yīng)對它們的細菌“鄰居”的。但是，該團隊隨時準備迎接驚喜，她補充說道：“這就是基礎(chǔ)研究的美妙之處——你永遠不知道會走向何處?！?br> 撰文：Stephanie Melchor，博士，《蒙特利先驅(qū)報》（Monterey Herald）的新聞寫作報道實習(xí)生
翻譯：魏書豪
審校：郭曉
引進來源：科學(xué)美國人
本文來自：環(huán)球科學(xué)


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