Ученые обнаружили, что мыши, у которых был удален ген IL-22RA1, более восприимчивы к инфекции, потому что они не могут производить рецепторный белок, который заставляет клетки производить сахар. Обычно в результате этого процесса поверхность кишечника покрывается сахаристым веществом, которое способствует росту бактерий и восстановлению баланса. После удаления гена тело не могло создавать это силовое поле.
Это открытие поможет исследователям определить защитные бактериальные группы, которые размножаются при активации рецептора. Эти бактериальные группы можно использовать в терапевтических целях.
Ученые определили белок в кишечнике человека, который помогает защитить нас от атак условно-патогенных бактерий, которые атакуют, когда наша защита снижена. Белковый рецептор активируется во время болезни, создавая на поверхности кишечника силовое поле, состоящее из сахаристого вещества, которое способствует росту защитных бактерий.Ученые удалили ген IL-22RA1, который производит рецепторный белок, из генома мыши.
В отсутствие этого гена, который связан с воспалительным заболеванием кишечника (ВЗК) у людей, мыши оказались более восприимчивыми к чрезмерной колонизации вредными бактериями Enterococcus faecalis.«Кишечник предотвращает чрезмерную колонизацию, стимулируя рост бактерий, которые восстанавливают баланс», — объясняет Ту Ань Фам, первый автор из Wellcome Trust Sanger Institute. «Мы подтвердили это, обработав модели мышей с кишечным покрытием, полученным у мышей дикого типа, и обнаружили, что многие из них восстановили свое прежнее равновесие».Изучая механизм дальше в лаборатории, исследователи обнаружили, что защитное силовое поле работает, индуцируя фукозилирование, при котором вырабатывается сахароподобное вещество, которое покрывает поверхность эпителиальных клеток кишечника, создавая здоровую микробиоту, в которой находится целый ряд бактерий. защитные бактерии будут процветать.Используя органоиды, новый исследовательский инструмент, который позволяет ученым выращивать кластеры ткани тонкого кишечника с использованием клеток исходной ткани и стволовых клеток, исследователи смогли более внимательно изучить эпителиальные клетки, в которых рецепторы IL-22RA1 работают правильно.
Исследователи секвенировали органоидную РНК, молекулы, которые регулируют экспрессию генов в этих клетках, чтобы идентифицировать ряд путей, на которые влияет активация рецептора IL-22RA1. Многие из выявленных путей ранее были связаны с аутоиммунными заболеваниями, такими как ВЗК.
Кроме того, Fut2, ген, участвующий в родственном процессе фуколизации, имеет известную связь с болезнью Крона.«В этом исследовании мы использовали опыт Института Сэнгера в генетике мышей, чтобы взглянуть на микробиоту в контексте всей системы и чрезвычайно подробно на клеточном уровне с использованием органоидов», — говорит д-р Тревор Лоули, старший автор из Института Сэнгера. . «Обе точки зрения необходимы в нашей работе, чтобы понять сложное взаимодействие между хозяином и уникальной смесью бактерий, которую питает каждый из нас».Теперь, когда исследователи лучше понимают генетику хозяина, они могут начать определять защитные бактериальные группы, которые размножаются при активации рецептора IL-22RA1.
Есть надежда, что эти виды бактерий можно будет использовать в терапевтических целях.«В будущем мы, возможно, сможем использовать то, что мы знаем об этом рецепторе и бактериях, которые он способствует, для защиты уязвимых пациентов», — говорит профессор Артур Кейзер, врач-консультант отделения гастроэнтерологии больницы Адденбрукс в Кембридже. «Если мы сможем пополнить их микробиоту и помочь им создать правильную среду в кишечнике, мы сможем дать им силы, необходимые для борьбы с инфекцией».