10月20日Nature上刊登的一項(xiàng)研究用CRISPR實(shí)施全基因組篩選，鑒定了新興的威脅生命的胃腸道艱難梭菌（Clostridium difficile）感染的關(guān)鍵靶標(biāo)。美國(guó)波士頓兒童醫(yī)院的Min Dong博士和Liang Tao博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組的工作揭示了這種細(xì)菌最強(qiáng)效的毒素如何進(jìn)入細(xì)胞，這是開發(fā)抵抗它的療法的第一步。

艱難梭菌會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重腹瀉和腸道炎癥。它很難被根除，已成為因胃腸道疾病而死亡的一個(gè)主要原因。艱難梭菌往往感染住院病人，并在體內(nèi)定植。這種感染對(duì)醫(yī)院、長(zhǎng)期護(hù)理機(jī)構(gòu)和長(zhǎng)期接受抗生素治療的病人而言是一種威脅。

Dong、Tao與來(lái)自馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員一起發(fā)現(xiàn)艱難梭菌的毒素通過一種被稱作Frizzled的受體進(jìn)入細(xì)胞中——具有諷刺意味的是，這種受體也是維持結(jié)腸健康的信號(hào)的入口。

鑒定Frizzled受體

艱難梭菌克隆

艱難梭菌產(chǎn)生多種毒素，最為人所知的是毒素A和B。本研究關(guān)注毒素B，它即便在毒素A不存在時(shí)也能夠獨(dú)自導(dǎo)致疾病。毒素B的特異性受體一直是個(gè)謎。

而在本文中發(fā)現(xiàn)的Frizzled受體是通過魔剪“CRISPR”在體外培養(yǎng)的人細(xì)胞中引入突變，開展全基因組篩選而鑒定出來(lái)的。引入突變后，培養(yǎng)平板上的每個(gè)細(xì)胞都攜帶一種讓不同基因失去功能的突變。然后研究人員把毒素B加入到培養(yǎng)平板上，尋找有抵抗性的細(xì)胞。

經(jīng)過四輪篩選，研究人員獲得未受到損傷的細(xì)胞群體。這些細(xì)胞攜帶保護(hù)它們免受這種毒素傷害的突變。之后研究人員利用下一代測(cè)序技術(shù)發(fā)現(xiàn)了這些存活下來(lái)的細(xì)胞發(fā)生多種突變。有一種突變就發(fā)生在一種被稱作Frizzled的受體上。

接下來(lái)，通過與來(lái)自波士頓兒童醫(yī)院內(nèi)分泌學(xué)系的研究人員合作，他們利用結(jié)腸干細(xì)胞構(gòu)建“類器官”---微型的三維腸道組織培養(yǎng)物來(lái)研究Frizzled受體。當(dāng)編碼Frizzled受體的基因被刪除時(shí)，腸道類器官就對(duì)這種毒素產(chǎn)生抗性；那些保留Frizzled基因的腸道類器官遭受到明顯的損傷。

最后，他們?cè)谛∈篌w內(nèi)開展研究，也獲得類似的結(jié)果。

潛在的艱難梭菌治療策略

有趣的是，通過一種眾所周知的Wnt通路起作用，F(xiàn)rizzled也是在修復(fù)和維持結(jié)腸組織中發(fā)揮至關(guān)重要“好”的作用的信號(hào)受體。

結(jié)腸中的干細(xì)胞依賴于Wnt信號(hào)通路讓它們發(fā)揮功能和產(chǎn)生新的細(xì)胞。毒素B和Wnt信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合到Frizzled受體上，研究人員認(rèn)為這提示著毒素B直接抑制細(xì)胞中的Wnt信號(hào)，他們證實(shí)了毒素B強(qiáng)烈抑制Wnt信號(hào)。

這一發(fā)現(xiàn)提示著毒素B對(duì)結(jié)腸干細(xì)胞特別有害。在抵御這些毒素時(shí)，恢復(fù)Wnt信號(hào)通路活性和維持干細(xì)胞健康將是非常重要的。

研究人員鑒定出一種保護(hù)結(jié)腸的潛在策略：他們發(fā)現(xiàn)一種Frizzled蛋白的重組片段能夠被用來(lái)“萃取”毒素B；另一種潛在的方法是直接激活Wnt信號(hào)通路。制藥公司正在試圖開發(fā)阻斷Frizzled受體的抗體。

Wnt信號(hào)通路也在癌細(xì)胞中發(fā)揮著重要作用。Dong和同事們推測(cè)艱難梭菌毒素B的一個(gè)片段（該片段毒性并不是那么強(qiáng)），可能也是研究Wnt信號(hào)通路的一種研究工具，甚至可能是一種癌癥療法。