最新消息
最新消息| 合成生物學加成,基因改造的工程益生菌能否幫助青蛙打敗蛙壺菌? | 2021-11-10 |
| 文章来源：由「百度新聞」平台非商業用途取用"https://new.qq.com/omn/20211109/20211109A096B000.html" 自1970年開始，科學家們就注意到了在美洲、非洲、澳洲等地兩棲類數量異常下降的現象。直到1998年，蛙壺菌才被命名并被證實為引起蛙類異常死亡的主要原因之一。幾十年來，科學家們一直想知道，拯救青蛙于致命的蛙壺菌，關鍵是否在于它們的皮膚？他們能否對青蛙粘液中的細菌進行基因改造，提高其抗真菌性能，從而在青蛙身上創造一種“活藥”？史密森保護生物學研究所的科學家BrianGratwicke和他的伙伴著手測試益生菌是否可以保護青蛙免受蛙壺菌的侵害。這項研究的結果發表在2021年10月18日的ISMECommunications雜志上。什麼是蛙壺菌？蛙壺菌是一種專門感染青蛙的真菌病原體。青蛙靠它的皮膚維持體內平衡，當皮膚被壺菌感染時，會破壞其飲水、交換離子和機體正常運作的能力。對這種疾病沒有抵抗力的青蛙群體，會因為皮膚感染并最終導致心臟病發作，從而死亡。有些青蛙群體能夠分泌抗真菌化學物質，或者在它們的皮膚上有共生細菌，分泌抗真菌代謝物。而有些青蛙群體極易感染這種疾病，如巴拿馬的一種群體Atelopus，或丑角蟾蜍。自2008年以來，BrianGratwicke團隊一直在嘗試為蛙壺菌開發益生菌治療方法。他們想要通過基因工程改造一種巴拿馬金蛙皮膚上的原生細菌，然后再重新植入青蛙的皮膚，使其不斷增殖，以產生更多的抗真菌代謝物。也就是說，讓這些細菌充當“活的藥劑”，成為青蛙皮膚上的永久固定物，長期保護它們免受蛙壺菌的侵害。細菌基因改造BrianGratwicke團隊設置了兩個實驗來驗證自己的假設，并與麻省理工學院(MIT)的合成生物學中心生物工程系合作開發益生菌。第一個實驗，將一種單一細菌定植于青蛙皮膚，這種細菌經過基因改造，可以產生更多的抗真菌代謝物。第二個實驗，使用了一種混合菌群，這些菌群能夠產生抗真菌代謝物，而且是從金蛙身上分離出來的，確定可以在其皮膚上存活。將基因改造細菌的代謝物與活蛙壺菌在試管中混合，發現它們的抗真菌性能增加了。接下來就是驗證其在青蛙活體上是否有同樣效果。圖|試管實驗表明，基因改造細菌的抗真菌性能有所增加定植問題仍有待解決在將新細菌定植于青蛙的皮膚之前，先對青蛙進行了抗生素治療，以減少現有細菌的數量，這有助于新細菌“粘附”。為避免青蛙產生的免疫反應殺死細菌，實驗中采用逐步加強濃度的接種計劃。接種單一細菌的青蛙每隔一天浸入100毫升溶液中，持續10天。在第1天，溶液每毫升含有375,000個細菌細胞；在第3天，細菌數量增加到每毫升750,000個細胞；在第5、7和9天，細菌數量為每毫升1,500,000個細胞。接種混合菌群的青蛙也遵循類似的給藥時間表。因為它們的溶液中含有七種細菌，所以每次都保持相同的低劑量。到第10天，這些連續的低劑量相當于高劑量的細菌。圖|科學家擦拭巴拿馬金蛙的皮膚，尋找基因改造的工程益生菌蹤跡整個過程中，沒有看到基因改造的工程益生菌治療的任何不良反應。在結束給藥后一天，經檢測，大量細菌成功定植于青蛙的皮膚上。然后對以上實驗組的青蛙應用蛙壺菌，4周后進行檢測。結果顯示，原生菌已經重新取代了經過基因改造的細菌。最終，無論青蛙接種單一細菌溶液、混合菌群溶液，它們都患上了壺菌病，并且死亡率都與對照組相同。因此，事實證明，兩種治療方法都不能為青蛙提供免受蛙壺菌感染的保護。最后，BrianGratwicke表示：“這項研究說明了我們在操縱微生物組和使用合成生物學解決實際環境問題方面面臨的一些挑戰。我們了解到很難操縱青蛙身上的原生微生物組，也很難預測細菌將如何發揮作用——會持續存在，還是會在群落中休眠？盡管我們的細菌在試管中對抗蛙壺菌效果很好，但放在青蛙的皮膚上，無法起到同樣效果。這是一個技術上具有挑戰性的實驗，但它也是我在史密森保護生物學研究所所做的最具創新性和有趣的研究項目之一。”參考資料：https:nationalzoo.si.educenter-for-species-survivalnewsliving-pharmacy-key-curing-chytrid-frogs-End-——你可能錯過的——耐藥菌疫苗研發頻頻折戟，合成生物學技術如何精準破局？丨對話羽冠生物創始人林秋彬古老「細菌殺手」結合現代生物工具，工農業應用已經試水，醫療研究蓄勢待發合成生物學初創推出零食品牌，微生物固氮產業發展面臨哪些機遇和挑戰？ 關鍵字標籤：益生菌怎麼吃 |
|
 |
|
