這些深海細菌,能繞過人體免疫系統

  吉里巴斯菲尼克斯群島保護區里的生物欣欣向榮。

  撰文 | 斯蒂芬妮·梅爾喬(Stephanie Melchor)

  翻譯 | 趙歡

  在微生物真正造成危害前,人體的免疫系統就必須提前識別出這些具有潛在威脅的對象。在這個過程中,細胞會根據一些常見的分子結構,找出具有特殊識別功能的受體,以此大範圍地識別不同微生物的種類。

  其中一個標誌性結構是脂多糖(LPS),它是眾多類型細菌的細胞壁都具有的一種長鏈糖。許多研究人員認為,除了那些極少數專門演化出規避免疫檢測的病原體外,人體可以識別出任何一種微生物產生的LPS。但一項新的研究表明,一些深海細菌細胞壁上的LPS非常特殊,基本上是「透明的」,無法被人體細胞的功能識別受體識別。

  2017年,一個科學團隊乘坐施密特海洋研究所(Schmidt Ocean Institute)的「福克」號研究船前往吉里巴斯的菲尼克斯群島保護區(PIPA,亦稱為鳳凰群島保護區)。這片保護區位於太平洋中部,是地球上最大的海洋保護區之一。作為基本上未受人類影響的生態系統之一,研究人員深入研究了在海平面3000米以下收集到的細菌。他們在船上的實驗室里培養了50個菌株,並將每個菌株暴露在裝有人體免疫細胞和小鼠免疫細胞的培養皿中。這些免疫細胞只能識別出少數新菌種的LPS,過程與識別常見的大腸桿菌等細菌相同。但是對於其他80%的深海細菌而言,在人和小鼠的LPS檢測功能識別受體中,至少有一種無法將其正常識別。

  美國賓夕法尼亞大學的免疫學家桑妮·希恩(Sunny Shin,並未參与這項研究)表示:「這篇論文讓人欣喜若狂」。她指出,人們普遍認為,這些受體能識別任何一種外來分子結構,但是新的發現刷新了人們的認知。相反,新研究表明,這些識別受體演化為只能檢測出本地的環境微生物。

  「當然,像去咖啡館這樣人類經常會去的地方時,人體的免疫系統有必要識別出那裡的每一種常見微生物。」美國波士頓兒童醫院的免疫學家喬納森·卡根(Jonathan Kagan,這項研究的合作者)表示。但在人類無法接觸的環境中,人體免疫系統就不能檢測出生活在那些環境中的部分微生物了。

  難道這就意味著人類需要擔心深海微生物會摧毀人體的免疫系統嗎?或許不用。首先,那些在深海寒冷、黑暗、高鹽度的環境中繁衍生長的細菌,一般無法在人類溫暖的機體內存活。此外,人體的免疫系統還有很多其他機制能識別出入侵細菌。

  這項研究的結果可能會引入到一些有趣的臨床研究中。研究人員一直希望在疫苗中加入脂多糖,以此幫助激活免疫系統。但它可能會引起非常強烈而危險的免疫反應。儘管菲尼克斯群島的大多數深海細菌含有不會引起任何反應的變種LPS,但也有一些引起了一定程度的反應。卡根表示,這些新的脂多糖分子可能被用作一個「調節盤」,讓癌症疫苗研究人員微調免疫反應,而不是直接讓免疫系統面對從0到10的大轉換。

  深海並不是免疫學通常會關注的環境。卡根、安娜·高蒂爾(Anna Gauthier,實驗室成員)和海洋生態學家蘭迪·羅特揚(Randi Rotjan,也是PIPA的聯合首席科學家)三人通過一系列獨特的合作模式共同推進了這項研究。羅特揚計劃了深海探險,她邀請高蒂爾收集沿途的深海細菌並鑒別這些細菌的屬種。

  羅特揚提到,研究人員計劃明年夏天到PIPA開展另一次跨學科考察,調查更有針對性的問題,比如珊瑚等本土深海生物會對這些細菌作出什麼反應。對於是否會有驚喜出現,團隊持開放的態度。她補充說:「這就是基礎研究的美妙之處,你永遠不知道它會帶你走向哪裡。」

  本文轉自環球科學

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