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养乐多联手Nature建立全球肠道健康基金,本年花落谁家?

在曩昔十年中,越来越多的依据支撑了人类微生物组在健康和疾病方面发挥的重要效果。为了鼓舞这一具有开展潜力的范畴的开展,养乐多和天然研讨杂志树立了一项名为TheGlobalGrantsForGutHeal…

在曩昔十年中,越来越多的依据支撑了人类微生物组在健康和疾病方面发挥的重要效果。为了鼓舞这一具有开展潜力的范畴的开展,养乐多和天然研讨杂志树立了一项名为 The Global Grants For Gut Health的赞助计划,用于支撑人体微生物组的研讨。

2019 年末,GGGH 剖析小组召开了第2次会议,以从提交的 132 个项目请求书中寻觅最佳提案。近期,该项目公开了终究取得赞助的三位获奖者。获奖者最高将取得 10 万美元的赞助。

今日,咱们特别重视该赞助计划成果,揭开本次获奖者真容。期望该文能够为相关的工业人士和诸位读者带来一些启示和协助。

① 三位获奖者

2019 年末,全球肠道健康基金剖析小组召开了第2次会议,以从提交的 132 个项目中寻觅最佳提案。若要用一些来自该范畴的词汇描述,那么本次提交的项目可谓是数量多、多样性高。本次,GGGH计划的重点是寻求能够对提醒和了解微生物组对人体健康发生影响机制作出重要贡献的斗胆、原创的主张。

本次的剖析小组由以下来自世界各地的微生物组范畴的闻名研讨人员组成:

● Tine Rask Licht:丹麦科技大学(DTU食物) 国家食物研讨所

● Eran Elinav:以色列魏茨曼科学研讨所免疫学系

● Paul W. O’Toole:爱尔兰科克大学学院微生物和APC微生物学院

● Karen P. Scott:英国阿伯丁大学罗韦特研讨所

● Kiyoshi Takeda:日本大阪大学医学院

● Liping Zhao:美国罗格斯大学运用微生物学冠名讲席教授;上海交通大学微生物学特聘教授

终究,以下 3 位请求人锋芒毕露:

Reinhard Hinterleitner:美国匹兹堡大学的助理教授,他将运用赞助来说明肠道共生微生物在免疫介导的食物灵敏性中的效果。他的项目将有助于处理这一疾病相关的巨大需求,并提醒宿主-微生物组相互效果的一个不为人知的方面。剖析小组以为,该项目具有原创性、及时性、思路清晰,而且极有研讨价值和含义。

Jakob Begun:澳大利亚昆士兰大学的高档讲师和炎症性肠病小组组长,他着手运用一种合理、按部就班的办法来辨认肠道菌群中的具有生物活性的菌株,并重视它们向宿主宣布信号的机制。该研讨的意图是运用肠道生物活性来按捺 IBD 中发生的炎症。剖析小组以为该提议具有独创性和临床含义,还包含了对下一代益生菌的研讨。

Eran Segal:以色列魏茨曼科学研讨所教授,是宿主与微生物相互效果范畴的一位极负盛名的研讨人员。他的项目包含开发挑选数千种微生物抗原与人体抗体结合的新技能,以确认或许用于防备或减轻疾病的要害反响。这个新颖的原创项目有清晰的机制研讨和树立起来的很多数据。剖析小组以为,该项意图下流影响或许是巨大的,特别当这些成果是能够被进一步运用时。

那么,这三位获奖者终究都提出了什么样的立异斗胆的研讨计划呢?计划选用什么别致和风趣的办法?又将怎么协助咱们处理与人类微生物组有关的谜题?

② Hinterleitner:食物过敏与肠道菌群

Reinhard Hinterleitner

Reinhard Hinterleitner 是匹兹堡大学免疫学院的助理教授。他在维也纳运用技能大学学习生物技能,并在奥地利因斯布鲁克医科大学取得博士学位。在埃尔温·薛定谔博士后奖学金的支撑下,Hinterleitner 加入了芝加哥大学 Bana Jabri 实验室,在那里他研讨了乳糜泻布景下肠道病毒感染对口服耐受性的效果。Hinterleitner 的研讨重点是在食物灵敏性和肠道炎症的布景下,肠道微生物和宿主粘膜免疫体系之间的交互效果。

你的研讨布景是什么?

免疫介导的食物灵敏发病率正呈现全球性增加,咱们需求知道导致这种现象的原因。现在,仅有真实有用的医治办法是中止食用引发症状的食物。避免食物意味着严峻过敏的人要约束饮食,任何污染都或许会导致丧命的过敏反响。

咱们知道肠道微生物在食物灵敏性方面扮演着重要的人物。树突状细胞不断从肠道中“提取”食物抗原,经过诱导调理性 T 细胞,协助免疫体系树立食物抗原的“口服耐受”。

有研讨标明,肠道微生物组的失衡、某些微生物产品的缺少以及外部要素都或许导致口服耐受的损失。

生态失调由现代生活办法引起,包含高脂肪低纤维饮食、过度运用抗生素和城市生活。咱们咱们能学会怎么慎重地运用益生菌或其他疗法来调理肠道微生物,咱们或许能够按捺免疫体系的过度反响,并避免对特定食物的炎症反响。

你的项目和从前的微生物组作业有什么不同?

大多数研讨现已研讨了肠道细菌群落和疾病之间的联络和相关性。细菌在肠道微生物群落中占主导地位;关于其他重要定植微生物的研讨很少。咱们的项目将重视原生生物——十分大的单细胞真核微生物,你能够在显微镜下看到它们四处游动。

现在研讨首要会集在致病性的寄生原生生物上,可是对共生原生生物及其对人体健康的潜在好处所知甚少。没有人真实研讨过食物灵敏性布景下的原生生物。

咱们将讨论肠道原生生物在食物灵敏性环境中调理免疫反响的功用和相关机制。咱们以为原生生物能够诱导一些风趣的免疫途径,期望咱们能确认这些途径。

你怎么探求原生生物所扮演的人物?

咱们将运用不同的乳糜泻和食物过敏的小鼠模型去研讨原生生物怎么调理免疫反响以及该进程在动物模型中是否呈现维护性功用。

咱们还将运用无菌小鼠。他们实际上生活在一个气泡中,直到咱们开端对它们进行实验处理。这意味着咱们能够精确地操控将什么微生物引进它们的肠道,并调查小鼠的反响。这是一个十分强壮的东西。

咱们期望确认哪些免疫细胞和途径是被原生生物调理的,以及这种调理是否有利。

咱们还想知道原生生物是怎么与免疫细胞相互效果的:比方,是否会发生一种特定的代谢物?为了调查免疫细胞对原生生物活动怎么反响,咱们将对不同的免疫细胞进行染色,并运用流式细胞仪来监测它们对原生生物的反响和相互效果。

咱们还会探求原生生物是否能抵挡病毒引起的口服耐受性损失,咱们之前发现口服耐受性与乳糜泻的开展有关。

你的研讨发现的首要运用是什么?

这项赞助将使咱们能够在食物灵敏性的布景下了解原生生物维护功用的重要性,这将是未来研讨项意图根底。咱们期望能在动物模型上展现或许性,然后促进协作,把咱们的发现运用到人体身上。别的,还能够将咱们的发现完成商业化,开发新的益生菌医治。

你的长时间研讨方针是什么?

我和我的团队将继续重视肠道微生物影响食物灵敏性的机制。更好地了解肠道微生物和免疫体系之间的相互效果将使咱们有才能调理免疫反响,没有副效果地避免食物过敏。抱负情况下,咱们期望经过运用益生菌或微生物产品来完成这一点。

这些研讨也将有助于咱们提醒其他肠道疾病的复杂性,以及受微生物影响的其他肠道外疾病。比方,科学家最近发现了肠道微生物与本身免疫性疾病、各种癌症之间的联络。肠道中不同品种的微生物能够协助练习免疫体系。咱们有长时间缓慢地微生物失衡,你的免疫体系就没有充沛充电,这就会让你面对各种疾病和情况。

对将来请求这项赞助的研讨人员有什么主张吗?

英勇很重要,跟从自己的主意,不必定仿效他人;设定自己的研讨方向,挑选他人没有研讨过的东西。

你在业余时间喜爱做什么?

我玩电脑游戏,以此锻炼我的处理问题的才能!咱们你太专心于作业,你的主意很快就会干涸,会变得有点呆板机械。我和我的伙伴也喜爱爬山步行,观赏美国美丽的国家公园。

图.一些肠道细菌能够穿透粘液屏障进入上皮细胞。

③ Begun:炎症性肠病与肠道菌群

Jakob Begun

Jakob Begun 在剑桥大学取得生物化学硕士研讨生学位,在哈佛医学院取得遗传学专业医学博士研讨生学位和哲学博士学位。在马萨诸塞州总医院完成了肠胃病学和炎症性肠病的高档训练。2014 年,Jakob Begun 移居澳大利亚,首要研讨方向为:炎症性肠病和肠道健康的临床和转化,担任澳大利亚布里斯班 Mater 医院炎症性肠病科主任,Mater 研讨所炎症性肠病课题组组长,昆士兰大学医学院副教授。担任澳大利亚转化研讨所一个实验室,研讨方向为先天免疫体系和肠道微生物之间的相互效果以及遗传要素对疾病的影响。

请求奖助金的初衷是什么?

全球数据显现,炎症性肠病的发病率约为万分之三——每 10 万人中就有 30 例,近似 1 型糖尿病的发病率。炎症性肠病是一种非特异性缓慢耗费性肠道炎性疾病,20~30 岁为高发人群,首要包含溃疡性结肠炎和克罗恩病。约 30%炎症性肠病患者对现有的医治办法无呼应,所以多数人需求承受手术医治且发病率较高。

现在越来越多人群认识到肠道细菌的生物效果及肠道菌群与免疫体系的相互效果机制,或许与炎症性肠病和免疫性介导疾病以及本身免疫性疾病有关。

首要研讨意图是什么?

炎症性肠病患者肠道粘膜免疫体系对肠腔内常驻菌群发生反常免疫应对,或许与先天性免疫体系妨碍及对细菌免疫应对效果办法有关。咱们的多学科团队多年来专心于研讨细菌发生的蛋白质和其他代谢产品,以及这些分子怎么与免疫体系相互效果、怎么发挥免疫调理以及发生免疫应对的效果机制。这就为咱们探究肠道微生物群怎么调理免疫体系以及医治炎症性肠病的效果机制,供给了必定的研讨根底。

本项目旨在探究肠道细菌发生效果于特异性免疫通道——IL-23 通道免疫调理分子的效果办法,以期判定肠道菌群靶向效果于 IL-23 通道的效果机理,以及克罗恩病和溃疡性结肠炎患者肠道菌群失调影响 IL-23 通道效果的机制。

一同,咱们还会特别重视肠道菌群是怎么发挥效果的,以及是否能够经过增强某种有利菌株活性,使得患者体内菌群稳态康复到一个更平衡和健康的状况。

为什么之前没有相关的研讨?

上述相互效果长时间被疏忽的原因之一,便是这些菌群很难大规模培育和剖析,所以研讨进程极端困难。基因组学技能让咱们从全体上对肠道菌群和机体有了史无前例的了解。现在咱们具有更先进的细菌培育技能,包含厌氧培育箱和特定培育基,能够培育多种细菌进行功用研讨,用于进行细菌调理宿主免疫体系效果机制的研讨。这些技能使得微生物研讨发生了革命性改变。

项目研讨进程是什么?

现在,咱们研讨团队现已搜集了一部分健康志愿者粪便样本中别离出来的细菌,并挑选出了一些特定的菌群进行了培育。

经过单细胞培育技能,运用细胞活性检测体系,研讨细菌对免疫体系的效果机制,特别是 IL-23 通道;运用高科技代谢组学渠道,别离细菌发生的参加免疫活性特定化合物。然后,咱们将探究这些特定化合物激起和调理免疫活性的效果机制,这也是迈向新药研制的第一步。接下来,咱们会运用动物模型对上述介导免疫应对的细菌成分进行验证。此外,咱们还会搜集现有炎症性肠病患者行列的生物样本,研讨这些细菌性产品是否会对免疫信号通路发生影响。

我期望在整个项目研讨周期完毕之前,咱们能够从现有菌群库中,判定出具有潜在医治炎症性肠病效果的特定细菌菌群。

项目或许的实际含义有哪些?

这是哲学的两个方面。

一方面即“bugs as drugs”——辨别并研制超级益生菌,有望完成个性化医治。例如,选取 20 种抗炎性细菌,研讨其对同一患者的血液样本的效果,其间对免疫体系具有医治效果的有 6 种菌株。那么咱们或许很快就能够确认一种有用的益生菌医治计划。

另一方面为“drugs from bugs”——运用判定出的细菌混合物,研宣布具有高亲和力、高活性和效果于 IL-23 通路的药物。上述两个方面都能够对炎症性肠病患者带来潜在健康好处,一同还或许有望改进其他免疫介导性疾病患者的健康情况。

有哪些喜好?

我喜爱帆海,这也是我常常与我的爸爸妈妈一同从事的活动。我是一个疯狂的滑雪喜好者,喜爱在挨近滑雪场的当地参会,喜爱和搭档们在山坡上集会。我还喜爱骑自行车,与我的孩子们一同参加各式各样的活动。

对其他请求肠道健康奖助金的研讨者有什么主张?

请求一个短期可完成、对职业范畴具有潜在巨大影响的项目很重要。跟着咱们对人类“共生体”了解越来越深化,将微生物组作为一个全体进行研讨至关重要,因为它涵盖了咱们人类作为有机体发挥功用效果的方方面面。最终,DNA 成果显现,与其说咱们是人类,不如说咱们是微生物。

图.结肠炎小鼠在经抗炎细菌处理后的结肠杯状细胞改变。

④ Segal:微生物组与免疫体系

Eran Segal

Eran Segal 是以色列魏茨曼科学研讨院核算机科学和运用数学学院的一名教授,他领导着一个由核算生物学家、核算和体系生物学以及实验科学家组成的多学科穿插实验室。他的团队在机器学习、核算生物学和异质性高通量基因组数据剖析方面具有丰厚的经历。他的研讨聚集于微生物组学、养分学、遗传学,以及它们对健康和疾病的影响。他的研讨方针是根据人类集体的大数据开展精准医疗/个性化医疗。

你什么时候开端对微生物组的研讨感爱好的呢?

我是一名马拉松跑步运动喜好者,因而我对养分以及微生物组怎么对健康饮食进行呼应发生了稠密的爱好。我最开端是在核算生物学的另一个范畴——基因调控范畴进行研讨的。但跟着我对养分学的爱好逐步增加,我意识到微生物组学是一个快速开展的新范畴,我很想参加其间。咱们运用自己的新式免疫学技能一向在进行一项个性化养分学项目,这为咱们的这个新研讨项目供给了人群样本根底和技能根底。

你的项目是关于什么的?

咱们现已了解到免疫体系和微生物对健康的重要性。咱们也知道免疫体系与微生物组会发生相互效果。每天,人体都会发生大约 2g的抗体用于对立肠道微生物。保持机体健康需求微生物组与免疫体系之间处于一个杰出的平衡状况。但是,因为咱们无法进行大规模的丈量和剖析,导致咱们对免疫体系和微生物组的相互效果仍所知甚少。

一般,一项研讨项目会聚集在免疫体系的某个基因,来查看它与特定物种细菌的相互效果。而咱们的项目将初次供给健康人体以及本身免疫性疾病和本身炎症疾病患者的免疫-微生物组相互效果全面图谱。

咱们期望确认哪些呼应肠道抗原的免疫反响或许触发或加重疾病。咱们现已研制了一种开创性的高通量办法,经过结合机器学习、噬菌体显现技能和机器人自动化技能,能够体系地辨认不计其数的分子相互效果。它能够供给在健康和患病状况下免疫体系和微生物相互效果办法的详细情况。

你的新挑选办法是怎么运作的?

从 250 名炎症性肠病患者、250 名多发性硬化症患者和 500 名健康对照个别的 1000 个微生物组样本中,咱们将挑选出丰度较为富集或较为风趣的细菌。

然后再从细菌中挑选出特异性抗原。抗原分子需求具有可被免疫体系辨认的区域,如排泄蛋白、膜蛋白。随后成百上千的抗原结构设计会被输入电脑,再被送去组成。

咱们运用这些组成的抗原创建了一个噬菌体文库,其间每个噬菌体展现一个特定的抗原,并保存发生抗原的 DNA 分子。

接下来,咱们从人群中搜集血液样本,每个样本都含有该个别共同的抗体调集,然后运用噬菌体文库与每份血液样本独自共孵育。任何能辨认特定抗原的抗体都会与之结合。然后咱们能够提取出一切已结合的抗原抗体复合物。并对噬菌体 DNA 进行二代测序。

这会展现给咱们相较本来的初始文库,哪些 DNA 元件相对富集了。富集程度能够独爱咱们特定抗原在多大程度上被该个别的抗体所挑选。咱们尽力校准该体系并进步信号与噪声的相对份额。这项技能十分牢靠。在单次实验中,它能够针对一份给定血液样本测验多达 100 万种抗原,而且能够一同测验 100 多份样本。

你的成果会得出什么样的见地?

关于每个独自个别来说,这一进程将提醒他们的免疫体系可辨认的微生物抗原。然后,咱们能够将这些数据与该个别的其他健康数据联络起来。这将使咱们能够查明 IBD、MS 和微生物活性之间的直接联系,并有期望为这些疾病找出潜在的生物标志物。

咱们也一向测验回答一些广泛的问题。比方,你现在的微生物组组成与你的免疫体系从这些细菌中所辨认的东西之间是否存在联系?或许你的免疫体系正在自动铲除某些特定细菌;它能够辨认出哪些细菌是具有损害的或是机体不耐受的原因,或许它能够记录下来哪些细菌是安全的,是你共生微生物组的一部分。

举个详细的比如,肠漏往往伴跟着肥壮和糖尿病等疾病一同呈现。当一个人患有肠漏症时,细菌能够从肠道中逃逸到机体其他部位。走运的是,免疫体系往往会阻挠这一逃逸进程。但当这一进程未被彻底阻挠时,进入的细菌就会引起炎症。咱们一个人患有或许从前患有肠漏症,那么咱们信任咱们的新技能必定能够发现他的免疫体系中对应的标签。它也能够提醒信号的强弱,以供给个别疾病的严峻程度信息。

你的研讨成果的长时间运用会是什么?

首要,咱们的作业将有助于拓宽当时的科学知识以及进步咱们对免疫体系与微生物组互作的根本了解。

其次,咱们的研讨能够判定出相应的生物标志物,它们有助于开发有价值的剖析办法,用于确诊、猜测和衡量不同疾病干涉办法的有用性。咱们发现的免疫体系标签或许与开发新疗法有关。

最终,这个渠道能够经过简略有用的测验来找出个别无法耐受的抗原,然后协助完成医疗的个性化。咱们开发的这项技能运用十分广泛,它能够测验你对任何抗原的免疫反响。

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