“基因武器”抵御结核病,启动细胞凋亡避免结核杆菌感染!

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结核病(tuberculosis, TB)是由结核杆菌(Mycobacterium tuberculosis)引起的慢性传染病,主要传播途径透过飞沫传染,吸入含有结核菌飞沫就有可能被传染。人体器官中肺部最容易感染,结核病早期症状不明显,容易延误至中重度肺结核病才被察觉,其中免疫力低落老年人即为高危险族群。

近期研究发现,人体有抵御结核菌的基因转译后修饰天然武器。新加坡科技研究局(Agency for Science, Technology and Research, A*STAR)的研究团队指出,带有 KCNJ15 基因者会透过调节细胞内钾离子浓度,阻止结核菌感染宿主细胞,成果发表于《Nature Microbiology》。

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KCNJ15 使宿主细胞程序性死亡避免感染

过去研究已知当结核杆菌入侵人体,人体免疫系统会透过组蛋白乙酰化(histone acetylation)转译后修饰作用防止感染。但是科学家仍不清楚因感染启动的组蛋白乙酰化过程,会造成哪些细胞基因层面的影响。

为探究上述问题,研究团队分别分离出健康者、感染者结核杆菌者周边血液中颗粒球与单核球细胞,进行乙酰化蛋白体学关联性研究(histone acetylome-wide association study, HAWAS),结果发现感染结核病者细胞 DNA 上有数千个位点发生乙酰化修饰。

他们进一步指出,感染者的 KCNJ15 基因特别活跃,KCNJ15 会借由提高细胞内钾离子浓度,导致细胞程序性死亡(apoptosis),当宿主细胞死亡便抑制结核菌在人体内增生复制机会。这也暗示透过标靶细胞中的钾离子调节蛋白,如 KCNJ15 蛋白,可以成为辅助抗生素的传染病治疗方法。

呼吸道传染疾病的治疗解方?

这项研究对于结核病的公卫防治有重要贡献,因为结核病初期症状不明显易被忽略,并且结核菌可长期潜存在宿主体内,两年内发病机率都相当高。透过活化基因的转译后修饰机制防止感染,将是可能的预防介入方式。

本研究共同通讯作者 Amit Singhal 更提及,此疗法不仅可以对付结核病,由于COVID-19 也是一种呼吸道传染病,细胞的表观遗传机制同样可用于开发治疗与预防措施。

延伸阅读:2013年09月02日 肺结核菌全基因体完成定序

参考资料:
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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