上圖顯示生存在人類腸道中5種混合在一起的擬桿菌，它們會分泌毒素。圖片來源：Kevin Cutler/Mougous Lab/UW/HHMI
眾所周知，人的腸道由密集而多樣的微生物群落組成，且與我們的健康息息相關。
但它又是個危險的地方，因為生活在腸道中的細菌會分泌毒素，就像是一個分子注射器，將毒素噴射到鄰近的細胞中。毒素會破壞細胞壁，撕開細胞膜並耗盡細胞的能量來源......
近日發表在《Nature》上的研究顯示，每個人的腸道都有一套自己的個性化毒素，微生物必須解開其“密碼”才能定植。
該研究通訊作者、美國華盛頓大學霍華德·休斯醫學研究所（HHMI）的微生物學教授Joseph Mougous說：“我們的研究結果表明，目前還不存在普遍適用的益生菌或活體生物療法，即那些促進健康細菌生長的微生物補充劑。”
該團隊的研究為解決如何為不同個體定製有益微生物邁出了第一步。
Joseph Mougous
他說：“通過操縱腸道微生物來促進健康是很有前景的，但目前尚不清楚微生物在腸道定植的法則。現在，我們對細菌定植所需的條件有了更深的瞭解。”
人類的腸道中充滿細菌。每克糞便含有約1000億個細菌細胞，腸道細菌的數量是人體細胞的10倍。Mougous說，這些微生物統稱為腸道微生物組，它們承擔著各種維護工作，包括消化食物、保持腸表面完整、提供維生素，並清除有害細菌。他說：“腸道微生物組對人類健康至關重要，已眾所周知。”
在過去的十年中，Mougous的團隊確定了一種細菌防禦機制的細節，該機制稱為VI型分泌系統。它就像一個分子注射器，將毒素噴射到鄰近的細胞中。毒素會破壞細胞壁，撕開細胞膜並耗盡細胞的能量來源。他說：“這些細菌的毒素非常陰險。”
細菌利用免疫基因來中和這些毒素並保護自己，缺少正確基因的入侵者會被趕出腸道。Mougous的團隊曾以為毒素和免疫基因像鎖和鑰匙一樣會成對出現。但是對來自1000多個人類糞便樣本數據進行的分析顯示出令人驚訝的結果。
來自腸道脆弱擬桿菌的免疫基因遠遠超過毒素基因。研究團隊發現，所有這些額外的免疫基因實際上都屬於其他細菌，它們竊取脆弱擬桿菌的基因，以保護自己免受毒素侵害。Mougous表示，這意味著這些基因對於細菌在腸道中的生存至關重要。這是科學家們以前所不知道的。
Mougous的團隊（包括微生物學家Benjamin Ross）與華盛頓大學的Elhanan Borenstein教授合作對細菌基因組進行了分析。Mougous說：“這次合作非常有意義，因為它把我們兩個團隊都帶到了新的領域。”
實驗表明，免疫基因簇聚集在DNA片段上，這些DNA片段可以從一個細菌菌株轉移到另外一個細菌菌株。在實驗室培養皿和活體小鼠中，研究人員發現攜帶這些基因的細菌立即對脆弱擬桿菌的毒素產生了抗性。
此外，研究團隊還發現，人類糞便樣本中含有獨特的毒素和免疫基因組合。Mougous說：“因此，在不同人的腸道微生物組環境中生存所需要的條件可能有所不同。”
他解釋道：“研究結果可能有助於解釋為什麼人們很難修改他們的微生物組組成。用某些細菌在腸道內定植的通用方法可能永遠不會成功，而是需要‘個性化’地定製細菌。”
相關閱讀：
進化的益生菌，可能會造成危害...
人體腸道最新研究：益生菌不該被‘一刀切’地對待！
中國生物技術網誠邀生物領域科學家在我們的平臺上，發表和介紹國內外原創的科研成果。
注：國內為原創研究成果或評論、綜述，國際為在線發表一個月內的最新成果或綜述，字數500字以上，並請提供至少一張圖片。投稿者，請將文章發送至weixi[email protected]。
本公眾號由中國科學院微生物研究所信息中心承辦
回覆關鍵詞“熱點”可閱讀
熱點專題文章，包括“施一公”、“腸道菌群”、“腫瘤”、“免疫”和“健康”閱讀更多 中國生物技術網 的文章
