结核菌在干细胞中休眠

细胞海洋

Science医学：披着干细胞外衣的“狼”
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, S9 u+ t- f& Y3 r1 s) D2 M$ B/ Q生物通报道：肺结核是由结核分枝杆菌感染引发的，每年全世界有将近两百万人死于这一毁灭性疾病。现有抗生素能够缓解肺结核的症状，但治疗往往持续数月而且还无法将其完全根除，导致这种疾病在治疗数年后频频复发。
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4 a" ~& L# x- I$ h, J) g现在，斯坦福大学医学院的科学家发现了上述现象的潜在原因，结核菌能够渗入骨髓的特定干细胞并在其中安身立命。由此，结核菌利用机体自我更新的机制在人体中潜伏下来，文章于一月三十日提前发表在Science Translational Medicine杂志上。5 z  V' y4 l/ {, P3 i0 E# R

# K6 C2 c  y7 Y7 X“癌症研究者们已经注意到，骨髓中类似干细胞的特性使它们能够抵抗多种治疗手段，”文章的资深作者，肿瘤和病理学教授Dean Felsher说。“其实结核分支杆菌早就发现了这一点，将这些干细胞作为理想的藏身地。”
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' V1 j, I8 j' U. g7 ]3 [( T" Z  x7 q科学家们不仅在干细胞中找到了结核菌的遗传物质，还从肺结核患者干细胞中分离到了活性菌。这意味着其他感染性病原菌也可能利用这种机制，成为“批着干细胞外衣的狼”。这项研究为治疗肺结核提供了新的靶标，目前世界上约有二十二亿人感染了这一疾病。, c$ q! G9 N2 Y0 V1 k" h, k8 Y

$ u5 Z( C5 v; T“我们现在需要研究的是，细菌感染这些干细胞并在多年后再次活化的机制。”文章第一作者，博后Bikul Das说。
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研究人员指出，被结核菌利用的是骨髓中的间充质干细胞。这些细胞具有多能性，能够分化为多种不同类型的细胞，包括骨、软骨和脂肪。尽管间充质干细胞大多位于骨髓，不过它们也能够迁移到肺部。
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肺结核通常被认为是一种肺病，其实结核菌也能感染机体其他部位，包括腹部、骨、皮肤和大脑。肺结核主要通过患者咳嗽或打喷嚏时产生的感染性颗粒传播。结核菌能够入侵许多细胞，但人们还不清楚这种细菌最主要的藏身之地。! u# f1 P/ Z- J8 {7 c# Q' j

4 Y7 k" M! i! R4 R# A研究人员用结核菌处理健康的骨髓干细胞，发现细菌不仅能感染细胞还能在细胞中持续存在两周以上。进一步研究显示，结核菌优先感染表达CD271的间充质干细胞，如果干细胞受到刺激而分化为其他类型的细胞，其中的细菌活力就会下降。3 [7 X$ M" k: E, r$ K/ L) ]0 M4 U% r
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随后，研究人员构建了结核菌休眠的小鼠模型，其中的结核菌是改造过的，只有在链霉素存在的情况下才能复制。若没有链霉素，细菌就会在小鼠体内中持续休眠，这与治疗后的结核病患者类似。4 e, h8 M$ R2 V# n8 {) j% m

, V2 J+ x+ L  d# i  i# Q7 h研究人员将小鼠暴露在改造过的结核菌雾化颗粒中，使小鼠被感染。撤去链霉素六周后，他们对小鼠骨髓进行检测，在表达CD271的间充质干细胞中找到了休眠的结核菌。研究人员将这些带有结核菌的干细胞注入到其他小鼠中，使小鼠发展出了典型的结核病症状。
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# ^+ Q" R$ Q6 m$ l6 o: [+ z2 l5 g最后，研究人员展开了一项小型临床研究，对接受成功治疗的九位肺结核患者进行了骨髓活检。其中八位患者的骨髓间充质干细胞内都存在结核菌DNA，从两位患者细胞中还分离到了活性菌。$ X+ M* t# ~" q( _& L' Y' w$ a/ n

0 u" Q0 q. \# k) l1 }“这证明结核菌不仅能够在干细胞中休眠，在一段时期后它们还可以在这些细胞中恢复活力，” Das说。
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研究人员计划深入研究结核菌感染间充质干细胞并在其中持续存在的详细机制，解析细菌恢复活性的分子过程。他们认为，结核菌并不是唯一利用干细胞特性，将其作为藏身处的入侵者。
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生物通编辑：叶予
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