科學探索：繞過人體免疫的深海細菌


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在微生物真正造成危害前，人體的免疫系統(tǒng)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(jù)一些常見的分子結(jié)構(gòu)，找出具有特殊識別功能的受體，以此大范圍地識別不同微生物的種類。
其中一個標志性結(jié)構(gòu)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(shù)專門演化出規(guī)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(chǎn)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”號研究船前往基里巴斯的菲尼克斯群島保護區(qū)（PIPA，亦稱為鳳凰群島保護區(qū)）。這片保護區(qū)位于太平洋中部，是地球上最大的海洋保護區(qū)之一。作為基本上未受人類影響的生態(tài)系統(tǒng)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(yǎng)了50個菌株，并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(yǎng)皿中。這些免疫細胞只能識別出少數(shù)新菌種的LPS，過程與識別常見的大腸桿菌等細菌相同。但是對于其他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。


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美國賓夕法尼亞大學的免疫學家桑妮·希恩（Sunny Shin，并未參與這項研究）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(jié)構(gòu)，但是新的發(fā)現(xiàn)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(huán)境微生物。
“當然，像去咖啡館這樣人類經(jīng)常會去的地方時，人體的免疫系統(tǒng)有必要識別出那里的每一種常見微生物?！泵绹ㄊ款D兒童醫(yī)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(huán)境中，人體免疫系統(tǒng)就不能檢測出生活在那些環(huán)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(tǒng)嗎？或許不用。首先，那些在深海寒冷、黑暗、高鹽度的環(huán)境中繁衍生長的細菌，一般無法在人類溫暖的機體內(nèi)存活。此外，人體的免疫系統(tǒng)還有很多其他機制能識別出入侵細菌。


深海細菌
這項研究的結(jié)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(tǒng)。但它可能會引起非常強烈而危險的免疫反應(yīng)。盡管菲尼克斯群島的大多數(shù)深海細菌含有不會引起任何反應(yīng)的變種LPS，但也有一些引起了一定程度的反應(yīng)。卡根表示，這些新的脂多糖分子可能被用作一個“調(diào)節(jié)盤”，讓癌癥疫苗研究人員微調(diào)免疫反應(yīng)，而不是直接讓免疫系統(tǒng)面對從0到10的大轉(zhuǎn)換。
深海并不是免疫學通常會關(guān)注的環(huán)境?？ǜ?、安娜·高蒂爾（Anna Gauthier，實驗室成員）和海洋生態(tài)學家蘭迪·羅特揚（Randi Rotjan，也是PIPA的聯(lián)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并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(diào)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么反應(yīng)。對于是否會有驚喜出現(xiàn)，團隊持開放的態(tài)度。她補充說：“這就是基礎(chǔ)研究的美妙之處，你永遠不知道它會帶你走向哪里?！?br> 撰文：斯蒂芬妮·梅爾喬（Stephanie Melchor）
翻譯：趙歡
引進來源：環(huán)球科學


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