已有研究表明，腸道微生物可以影響宿主生命的多個方面，包括衰老。鑒于人類腸道環(huán)境的復雜性和異質(zhì)性，闡明特定微生物物種如何有助于長壽一直是一個挑戰(zhàn)。

為了探索細菌產(chǎn)物對衰老過程的影響，來自美國貝勒醫(yī)學院和萊斯大學的研究人員在一項新的研究中開發(fā)出一種利用光遺傳學（optogenetics）直接控制生活在秀麗隱桿線蟲腸道中的細菌的基因表達和代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的方法。相關研究結(jié)果于2020年12月16日發(fā)表在eLife期刊上，論文標題為“Optogenetic control of gut bacterial metabolism to promote longevity”。

利用光遺傳學調(diào)節(jié)秀麗隱桿線蟲腸道細菌的基因表達，圖片來自eLife, 2020, doi:10.7554/eLife.56849。

這些研究人員發(fā)現(xiàn)，綠光誘導駐留在腸道中的大腸桿菌產(chǎn)生的莢膜異多糖酸（colanic acid）可以保護腸道細胞免受應激誘導的細胞損傷，并延長這種線蟲的壽命。他們表示，這種方法可以應用于研究其他細菌，并提出它也可能在未來提供一種新的方法來微調(diào)宿主腸道中的細菌代謝以提供健康益處，同時讓副作用最小化。

論文共同通訊作者、貝勒醫(yī)學院分子與人類遺傳學教授Meng Wang博士說，“我們使用了光遺傳學，這種方法將光和經(jīng)過基因改造的光敏感蛋白結(jié)合在一起，以有針對性的方式調(diào)節(jié)活細胞或生物體中的分子事件?！?/span>

在這項新的研究中，這些研究人員對大腸桿菌進行了基因改造，使之在綠光下產(chǎn)生促進壽命的化合物莢膜異多糖酸，并在紅光下關閉它的產(chǎn)生。他們發(fā)現(xiàn)，將綠光照射在攜帶經(jīng)過基因改造后的大腸桿菌的透明線蟲上，可以誘導大腸桿菌產(chǎn)生莢膜異多糖酸，從而保護線蟲的腸道細胞免受應激引起的線粒體斷裂的影響。線粒體已被越來越多的人認為是衰老過程中的重要角色。

Wang說，“當暴露在綠光下時，攜帶這種大腸桿菌菌株的線蟲也更長壽。光線越強，壽命越長。光遺傳學提供了一種直接的方法，以時間、數(shù)量和空間控制的方式操縱腸道細菌代謝，并增強宿主的健康?！?/span>

論文共同通訊作者、萊斯大學生物工程與生物科學副教授Jeffrey Tabor博士說，“例如，這項研究表明，我們可以對腸道細菌進行基因改造，使之分泌更多的莢膜異多糖酸，以對抗與年齡相關的健康問題。人們還可以利用這種光遺傳學方法來揭示微生物代謝驅(qū)動宿主生理變化并影響健康和疾病的其他機制。”（生物谷 Bioon.com）

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