成功開發人類腸道細菌基因改造工具，解密腸道定植與發炎控制相關的細菌因子

研究人員開發出針對人類腸道細菌Mediterraneibacter gnavus的基因操作工具，該細菌被指出與發炎性腸道疾病及過敏等多種疾病有關。此外，利用該工具進行的分析顯示，覆蓋在該菌表面的莢膜多醣體對於腸道定植非常重要，並且具有抑制發炎的功能。

人類腸道內棲息著超過40兆個細菌。這些被稱為腸道菌群的群體，已被證實與我們的健康和疾病密切相關。Mediterraneibacter gnavus（舊分類名：Ruminococcus gnavus，以下簡稱M. gnavus）是屬於Lachnospiraceae科的常在菌，也存在於健康人的腸道內，但在發炎性腸道疾病（潰瘍性大腸炎和克隆氏症）患者體內數量較多，因此其與病理的關聯備受關注。然而，過去由於該菌的基因改造十分困難，導致探討其致病性與定植相關因子的分子機制研究受到極大限制。

本研究中，開發了專門針對M. gnavus的基因導入質體、螢光標記、基因剔除法等多種分子遺傳學工具，使得M. gnavus的基因改造得以實現。此外，更證實這些工具不僅適用於M. gnavus，也適用於腸道內高頻率檢測出的其他Lachnospiraceae科腸道細菌。利用這些技術對M. gnavus進行功能解析的結果發現，該菌產生的莢膜多醣體對於定植在腸道中非常重要。莢膜多醣體是覆蓋在細菌細胞周圍的多醣類，被認為能阻礙宿主免疫系統的辨識。此外，缺乏莢膜多醣體的突變株具有較高的發炎活性，且從克隆氏症患者分離出的菌株中，發現與生產莢膜多醣體相關的基因群有缺失的傾向。這些發現暗示莢膜多醣體與該菌的致病性有關，期望未來能透過調查其與疾病嚴重度或發炎強度等疾病活動性的關聯，將其應用為生物標記。

本研究使過去難以進行基因改造的腸道細菌之基因功能解析成為可能，有望對解密發炎性疾病的成因，以及開發次世代益生菌（能改善腸道環境、有助於維持健康的功能性腸道細菌）做出貢獻。

此研究由筑波大學醫學醫療系助理教授尾花望，以及慶應義塾大學先端生命科學研究所特任教授福田真嗣等人帶領進行。團隊著眼於M. gnavus細胞表層蛋白質呈現相關的轉肽酶（sortase），破壞了8種中的6種基因，確認srtB4對於呈現莢膜多醣體不可或缺。在無菌老鼠的實驗中也證實，缺乏莢膜的菌株會迅速被排除於腸道外，並引發強烈發炎。