「基因武器」抵禦結核病,啟動細胞凋亡避免結核桿菌感染!

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結核病(tuberculosis, TB)是由結核桿菌(Mycobacterium tuberculosis)引起的慢性傳染病,主要傳播途徑透過飛沫傳染,吸入含有結核菌飛沫就有可能被傳染。人體器官中肺部最容易感染,結核病早期症狀不明顯,容易延誤至中重度肺結核病才被察覺,其中免疫力低落老年人即為高危險族群。

近期研究發現,人體有抵禦結核菌的基因轉譯後修飾天然武器。新加坡科技研究局(Agency for Science, Technology and Research, A*STAR)的研究團隊指出,帶有 KCNJ15 基因者會透過調節細胞內鉀離子濃度,阻止結核菌感染宿主細胞,成果發表於《Nature Microbiology》。

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KCNJ15 使宿主細胞程序性死亡避免感染

過去研究已知當結核桿菌入侵人體,人體免疫系統會透過組蛋白乙醯化(histone acetylation)轉譯後修飾作用防止感染。但是科學家仍不清楚因感染啟動的組蛋白乙醯化過程,會造成哪些細胞基因層面的影響。

為探究上述問題,研究團隊分別分離出健康者、感染者結核桿菌者周邊血液中顆粒球與單核球細胞,進行乙醯化蛋白體學關聯性研究(histone acetylome-wide association study, HAWAS),結果發現感染結核病者細胞 DNA 上有數千個位點發生乙醯化修飾。

他們進一步指出,感染者的 KCNJ15 基因特別活躍,KCNJ15 會藉由提高細胞內鉀離子濃度,導致細胞程序性死亡(apoptosis),當宿主細胞死亡便抑制結核菌在人體內增生複製機會。這也暗示透過標靶細胞中的鉀離子調節蛋白,如 KCNJ15 蛋白,可以成為輔助抗生素的傳染病治療方法。

呼吸道傳染疾病的治療解方?

這項研究對於結核病的公衛防治有重要貢獻,因為結核病初期症狀不明顯易被忽略,並且結核菌可長期潛存在宿主體內,兩年內發病機率都相當高。透過活化基因的轉譯後修飾機制防止感染,將是可能的預防介入方式。

本研究共同通訊作者 Amit Singhal 更提及,此療法不僅可以對付結核病,由於COVID-19 也是一種呼吸道傳染病,細胞的表觀遺傳機制同樣可用於開發治療與預防措施。

延伸閱讀:2013年09月02日 肺結核菌全基因體完成定序

參考資料:
1. Nature Microbiology, 2022; https://www.nature.com/articles/s41564-021-01049-w
2. https://www.a-star.edu.sg/gis/news-events/press-releases/articles/2022/analysis-of-dna-reveals-weapons-used-by-our-immune-cells-to-fight-tuberculosis

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