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肠道菌群左右免疫力?11年攻关终登《自然》,背后是它在“神助攻”

5月14日深夜,一篇破解肠道菌群研究领域核心谜题的论文登上国际顶尖学术期刊《自然》:研究首次证实,宿主可以通过识别细菌的特征性脂质标记,触发有益的免疫反应,而且能通过与细菌“对话”,主动塑造菌群。这一发现为开发“菌群-免疫”协同调控的下一代疗法开辟了新路径。中国科学院上海营养与健康研究所钱友存研究组为此整整攻关了11年,实现关键突破则是在最近三四年。为突破注入机制创新活力的,是该所自2021年起实施的“揭榜挂帅”重大科技项目。

新型载脂蛋白APOL9通过结合细菌表面的一种特殊脂质分子识别拟杆菌,并刺激它分泌一种外膜囊泡,以此训练肠道免疫细胞的“战斗力”

研究肠道菌群与人类健康和疾病的关系,是近20年来兴起的前沿领域。自2011年起,钱友存就带领研究组投入这片新疆域。2015年,此次论文的共同第一作者杨涛刚入读博士,与即将毕业的师兄宋昕阳(论文共同通讯作者)一起,发现蛋白APOL9似乎能增强小鼠肠道的免疫力。此后,宋昕阳远赴美国,去哈佛医学院从事博士后研究,而杨涛则继续着探索。

“新兴领域缺工具、缺方法,探索相当艰难,几年未有突破性进展。”钱友存说,但如果没法回答“宿主如何识别与管理特定菌群”这个核心科学问题,研究就走不到世界一流。

2019年,聚焦高水平基础研究、探索有组织科研,营养与健康所开始酝酿“揭榜挂帅”项目,旨在打破由单个研究组“单打独斗”的传统模式,尝试“首席科学家+研究员”的团队协同模式。2021年,项目正式启动。时任所长的中国科学院院士李林从所长基金中拿出上千万元经费,支持首批9个项目,钱友存成为其中“肠道免疫重塑及转归”项目的首席科学家,与所里4位年轻课题组长形成攻关团队。“当时所里经费非常紧张,但为未来科研实力投入,必须舍得。”李林透露,在这笔经费支持下,所里引进、培养了大批优秀年轻科学家,使得营养与健康所此后几年科研实力提升迅速。同时,团队协同模式改变了所内许多研究员的观念,跨学科、跨领域的互补性合作越来越普遍,研究推进也越来越顺畅。博士后训练结束,杨涛也在“揭榜挂帅”项目支持下留所工作并受聘为副研究员。期间他发现,APOL9及其人类同源蛋白APOL2能够特定识别出拟杆菌目共生微生物,可要更深入探寻其中的机制,又遇到了技术瓶颈。

宋昕阳(前排右三)实验室成员合影

2021年,宋昕阳回国入职中国科学院分子细胞科学卓越创新中心,与营养健康所同在岳阳路320号大院。

很快,钱友存团队与他开展合作,借助宋昕阳建立起的国际一流宿主-微生物互作研究平台,他们只用了一年就发现,APOL9通过结合细菌表面的一种特殊脂质分子识别拟杆菌,且这种特异性识别并不是为了杀死它,而是刺激它分泌一种外膜囊泡,以此训练肠道免疫细胞的“战斗力”——肠道不仅是消化吸收的场所,更是宿主与微生物共同编织的精密免疫网络的枢纽。

“这次成果登上《自然》只是一个开端,未来还将有更多优秀成果涌现。”中国科学院上海营养与健康所所长汪思佳透露,所里正在酝酿“揭榜挂帅2.0版”,通过深化有组织科研,瞄准世界前沿,推动基础研究迈向更高水平。