我们与同在体内的数十亿细菌是共生关系——共同成长，互相帮助。细菌甚至与我们的细胞还会“说”相同的语言。美国洛克菲勒大学和美国西奈山伊坎医学院合作研究的这项新发现，为“工程化”肠道菌群打开了一扇门，它们或许可以成为某些疾病的新疗法。

洛克菲勒大学基因编码小分子实验室的负责人Sean Brady说：“我们将其称为‘模拟’。”这项突破性的研究发表在30日的《Nature》上。

在这个具有双重意义的发现中，Brady和研究人员Louis Cohen发现，肠道细菌和人类细胞虽然很不相同，但是它们却说着某种相同的化学语言，这种语言基于名为配体的分子。基于这一点，他们开发出一种方法，对细菌进行基因工程改造，使其能够生成某些通过改变人类新陈代谢方式治疗某些疾病的分子。在对小鼠测试中，这些被改造的肠道细菌被注入到小鼠体内，导致了小鼠的血糖降低其他代谢变化。

分子模拟

该方法利用了配体的锁与钥匙关系，配体绑定到人类细胞膜的受体上，产生特定的生物效应。在这种情况下，细菌衍生的分子模拟了结合G蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptors，GPCRs）的人类配体。

很多GPCR都与代谢疾病相关，是药物治疗的最常见靶点。它们存在于消化道中，肠道细菌也存在于此。Brady说：“如果想要与细菌交谈，就必须在这里与它们交谈。”

在研究中，Cohen和 Brady对肠道细菌进行改造，使其能够生成特殊的配体（N-酰基酰胺，N-acyl amides），它能够与一种特殊的人类受体GPR 119结合，该受体与血糖和食欲调节相关，曾经作为肥胖和糖尿病的治疗靶点。肠胃病学助理教授Cohen说，研究人员生成的这种细菌配体在结构上与人类配体几乎相同。

操纵系统

在谈到利用细菌的优势时，Cohen说，相比于人类基因，细菌基因更容易被操纵，而且大部分基因都已经被研究人员了解。

在过去的项目中，Brady的实验室中的研究人员利用泥土中的微生物寻找自然生成的治疗药物。在此情况下，Cohen开始利用人类粪便样本寻找可以对其DNA进行改造的肠道细菌。在他发现这种细菌后，将其DNA改造并植入到大肠杆菌，因为大肠杆菌容易培养。之后他再观察这种被改造的大肠杆菌生成了什么分子。

尽管这些配体是非人类微生物的产物，但是Brady认为，这些在实验室中生成的细菌配体并非外来物。他说：“过去20年中，该领域最大的变化就是，人们意识到人类与细菌并不是敌对的关系。它们是人体生理机能的一部分。我们做的工作就是理解这种天然的系统，并利用它来做对人体有益的事情。”

Brady说：“我们希望通过更大规模的研究弄清楚这些来自微生物的分子能够具有什么功能，而这项研究是第一步。”他计划系统地研究肠道细菌在与人体相互作用时利用的化学过程。原来，我们的肚子里充满了希望。

参考资料：

Commensal bacteria make GPCR ligands that mimic human signalling molecules. Nature, 2017; DOI:10.1038/nature23874