INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background       肿瘤细胞为满足其快速增殖的需求，会发生显著的新陈代谢变化。其中，一些代谢途径如糖酵解、磷酸戊糖途径和脂肪酸合成等会被过度激活，而一些途径如三羧酸循环则受到抑制。这种异常的代谢模式为肿瘤的治疗提供了新思路，即通过调节或抑制这些异常的代谢途径来抑制肿瘤的生长。然而，传统的癌症代谢疗法主要侧重于抑制过度激活的代谢途径，而重新激活受抑制的代谢途径是否具有治疗效果仍是一个待探索的领域。      激活信号通路的通常方法是筛选关键酶的激活剂，这通常既费时又费钱，而且酶激活剂的生物利用率通常很低。据报道，氨基酸和脂肪酸等特定营养物质可作为特定代谢途径的激活剂。营养物质安全易得，但靶向效率低，癌细胞对游离营养物质的摄取不足，这些都是限制实际应用的因素。研究目的Objectives      本研究旨在探索通过重新激活受抑制的代谢途径来治疗黑色素瘤的可能性。为此，研究团队构建了L-酪氨酸-油胺纳米胶束(MTyr-OANPs)，用于靶向补充酪氨酸以重新激活黑色素瘤细胞的黑色素生成。通过这一策略，研究团队希望找到一种新型的、基于新陈代谢激活的肿瘤治疗策略。RESULTS•✦研究要点✦•       通过生物信息学分析发现皮肤黑色素瘤（SKCM）的黑色素生成代谢受到抑制。为了重新激活这一代谢通路，作者构建了l-酪氨酸-油胺纳米胶束（MTyr–OANPs），用于靶向补充酪氨酸。（图1）图1.黑色素瘤治疗的营养素代谢再激活策略。       研究发现，细胞内从MTyr-OANPs释放的大量Tyr可以重新激活黑色素合成。黑色素合成的重新激活会产生有毒的中间体，如吲哚类和奎宁类化合物，这些中间体对细胞糖酵解有很强的抑制作用，导致细胞死亡。（图2）图2.MTyr–OANPs诱导酪氨酸活化和糖酵解抑制。      MTyr-OANPs显著抑制了黑色素瘤小鼠的肿瘤生长。此外，MTy–OANPs处理的细胞能够在近红外激光处理下显著增强光热治疗的效果，通过 MTyr-OANPs 和光热疗法可以完全消除 B16F10 黑色素瘤小鼠的肿瘤。（图3）图3.色素细胞表型响应 808 nm 激光照射增强细胞死亡。DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究亮点1逆向思维提出肿瘤治疗新思路。本研究提出通过重新激活受抑制的黑色素生成代谢途径来治疗黑色素瘤，为肿瘤治疗提供了新的思路。2“一石二鸟”实现双重治疗效果。重新激活的黑色素生成不仅可以直接抑制黑色素瘤细胞的增殖，还可以作为光热疗法的天然光热试剂，进一步增强治疗效果。参考文献[1]Chen, Yang., Chen, Yang., Wang, Chaochao., Wang, Chaochao., Wu, Yelin..  Nutrient-delivery and metabolism reactivation therapy for melanoma. Nature nanotechnology, 2024, .PROFILE步文博复旦大学材料科学系教授、博士生导师        国家杰出青年科学基金获得者、科技部中青年科技创新领军人才、上海市优秀学术带头人。 主要从事材料生物学应用基础研究，研究成果在国际纳米医学领域产生了重要影响。END文案 | 张婷婷排版 | 张婷婷审核 | 姜笑南发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background玻璃因其独特的光学、化学和机械性能，以及耐用性、多功能性和环境可持续性，成为材料科学各领域的基础材料。然而，很少能同时找到既具有优异的机械性能，又能在室温条件下自我修复的玻璃材料。这种特性的权衡体现了材料设计中的挑战。据报道，来自以色列特拉维夫大学Ehud Gazit 教授团队在2024年6月12日发表的最新研究成果中，报告了一种新型的超分子无定形玻璃材料。这种材料是由多个重复酪氨酸单元构成的短肽自组装而成的，展现出罕见的综合特性。研究意义Significance研究人员发现，由多个重复酪氨酸单元构成的短肽YYY易溶于水，并能通过水溶液蒸发而自发组装成无定形刚性玻璃。因为水在其结构中扮演着关键作用，这种特殊的肽玻璃从基础的肽科学角度来说非常引人入胜。此外，这种由天然氨基酸组成的简单生物有机肽玻璃材料，展现出出色的机械性能和自愈能力，对材料工程领域尤为有利。其广泛的光学透明度和折射率特性，也使其在光学和光电制造领域有广泛应用前景，可用作多层光学元件的粘合剂，或制造光学浸没胶和透镜。总的来说，这种简单生物有机肽玻璃材料展现出非凡的多功能特性。METHODS•✦研究方法✦•研究亮点1酪氨酸三肽可形成无定形生物玻璃，具有优异的光学性能和可逆机械调控能力。2可制备高性能光学元件，为生物分子自组装光学应用提供新途径。34水含量调控是实现多肽玻璃从脆性到延展性转变的关键，这一现象首次在简单肽中被观察到。 在不同pH下均能形成玻璃状粘附材料，展现出天然胶粘剂应用前景。FINDINGS•✦研究发现✦•1光学特性与应用研究发现，由酪氨酸三肽(YYY)组成的无定形玻璃状物质呈现出类似于硅酸盐玻璃的独特特性。粉末X射线衍射和拉曼光谱分析表明其为无定形结构，没有典型的晶体结构。差示扫描量热分析显示该玻璃状物质在37 ℃附近有玻璃化转变，表明其为常温下的固体玻璃相。更为特殊的是，该玻璃状物质在可见到红外波段具有较高的光透过率，折射率为1.52，接近常用光学玻璃。利用该玻璃状物质的自发形成曲面的特性，研究者还成功制备出具有可调焦距的凸透镜，展现出其作为光学元件的应用潜力。（图1）图12结构稳定性通过核磁共振波谱分析，证实水分子通过与肽分子间的氢键作用在该无定形结构中扮演着关键角色。更为重要的是，即使在不同pH条件下，这种多肽玻璃材料仍能自发形成，显示出优异的的结构稳定性。值得一提的是，该材料具有出色的粘附性，可用作轻质环境下的天然粘合剂，无需高温或高压即可实现。（图2）图23水含量调控下的机械性能这种多肽玻璃在干燥环境中表现为硬脆，但在潮湿环境中则表现出高度可塑性。这种对水分含量敏感的调控特性在复杂的生物材料中广泛存在，但通常只发现于由复杂的生物大分子组成的系统中。将这一特性应用于由简单结构单元如短肽组成的材料系统，还是首次报道。通过热重分析和玻璃化转温测试，证实了水分子的脱除会造成该材料的热力学性质改变，表现出类似聚合物的行为。在干燥状态下，材料表现出脆性断裂; 而在湿润状态下，在纳米尺度上可观察到明显的可塑性变形，说明水分子的存在增强了分子间的相互作用力。进一步研究发现，在120 °C下恒温7 h后，该多肽玻璃材料的热力学性质不再受加热循环的影响，表现出最大硬度。纳米压痕测试显示其硬度达747±120 MPa，与已知的聚合物玻璃材料相当，充分体现了这种新型生物基玻璃材料的优异性能。（图3）图34水分驱动自愈特性这种多肽玻璃材料表现出独特的对水分敏感的机械性能调控特性。在干燥条件下，突然脱水会导致材料迅速出现裂纹，类似于玻璃的热冲击行为。而暴露在潮湿环境中，水分子的扩散和重新亲和可以使材料自发实现自愈，消除裂纹痕迹，这归因于水分子与肽分子间氢键相互作用。此外，与亲水表面结合不同，该材料遇到疏水表面会容易脱落，并在持续机械应力作用下表现出流变行为，能自愈表面压痕。（图4）图4DISCUSSION•✦研究讨论✦•这项研究开发了一种基于酪氨酸三肽(YYY)的新型生物玻璃材料，其独特的无定形超分子结构受水分子含量调控。在干燥时呈现脆性玻璃状态，遇水则形成动态交联网络，可逆实现从脆到韧的机械性能调控。该玻璃材料表现出优异的光学特性、自愈能力和可回收利用性，展现出多样化的应用前景，如光学器件制造、粘接剂等。这一发现不仅丰富了对短肽自组装形成玻璃态的基础认知，也为开发新型可控生物基功能材料提供了新思路。研究局限性1仅局限于单一的三肽分子，是否可推广至其他肽序列尚不清楚。2对材料的长期稳定性和耐久性未进行深入评估，限制了其实际应用前景。3未对材料的生物相容性、生物降解性等生物学性能进行深入研究，难以评估其生物医学应用的可行性。参考文献[1] Finkelstein-Zuta G, Arnon Z A, Vijayakanth T, et al. A self-healing multispectral transparent adhesive peptide glass [J]. Nature, 2024, 630(8016): 368-74.PROFILEEhud Gazit以色列特拉维夫大学Blavatnik药物研发中心主任，Laura Schwratz-Kipp生物技术研究所主任，神经衰退性疾病生物技术研究中心主任，特拉维夫大学生命科学系、材料科学与工程系教授。Ehud Gazit教授是以色列特拉维夫大学的著名生物化学家，长期从事生物有机材料的自组装过程及其应用研究。他在多肽纳米技术、肽核酸技术和生物代谢底物等领域做出了卓越贡献，开发了可应用于各领域的智能生物材料。具体包括: 研究淀粉样蛋白聚集与神经系统疾病的关系；探索多肽分子的纳米尺度自组装及其应用；揭示蛋白质折叠与稳定的分子机制；基于生物分子设计具有特殊功能的自组装体系。END文案 | 胡宇博排版 | 胡宇博审核 | 胡宇博发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background      骨髓中造血干细胞负责免疫细胞的生成。有的时候，造血干细胞会突变并获得增值优势，从而实现更快速的克隆扩增。表现为白细胞占比过高并且可被遗传给后代。在排除其他血液病的前提下，这种情况被称为意义不明的克隆性造血（clonal hematopoiesis of indeterminate potential, CHIP）（图1）。其中, DNA甲基转移酶-3A（DNMT3A）突变是最常见的突变。除了各种循环系统疾病以外，CHIP会引发骨质流失相关的疾病，如牙周炎和关节炎。图1：意义不明的克隆性造血、牙周炎以及关节病研究目的Objectives       这项研究的目的在于通过调查与实验证明CHIP-DNMT3A突变和骨质流失的关系。其意义在于证明牙周炎、关节炎由于CHIP-DNMT3A造成的潜在发病因素，以及CHIP-DNMT3A引发的适应不良性造血可用雷帕霉素进行治疗。METHODS•✦研究方法✦•骨髓移植bone marrow transplantation        将10%的Dnmt3aR878H/+的小鼠骨髓细胞和90%野生型小鼠骨髓细胞移植入实验组小鼠体内。将10%的Dnmt3a+/+的小鼠骨髓细胞和90%野生型小鼠骨髓细胞植入对照组小鼠体内作为。在骨髓移植后的4至12周内，每隔一周对对照组和实验组进行血样分析，比对免疫细胞的扩增情况，炎症活性。并且分析小鼠的骨质变化，评估牙周健康。(图2)       12周后，对照组和实验组被人为引发牙周炎或关节炎，在此期间比较对照组和实验组的免疫细胞的扩增、炎症活性、牙周炎和关节炎的严重程度。(图2)图2：实验流程（A）、Dnmt3aR878H/+扩增（B）、炎症反应（C）与牙周炎的观测(D)。        实验组小鼠的血细胞计数明显增加，而对照组小鼠的血细胞技术没有明显变化。同时，对照组的免疫细胞占比均高于实验组的同类细胞。而且对照组和实验组的白细胞计数没有明显差距。实验组小鼠的肿瘤坏死因子和干扰素浓度显著增加。血清中相同的细胞因子以及白细胞介素升高。通过评估小鼠牙周健康发现，对照组的牙周健康程度明显恶化，同时在牙龈组织中的促炎细胞因子和促破骨因子的mRNA表达升高。（图3）       实验组牙龈组织中的中性粒细胞、单核细胞和T细胞、破骨巨噬细胞的丰度与对照组相比显著增加。此外，实验组中性粒细胞的活性氧产量增加。中性粒细胞与单核细胞的趋化因子、配体或趋化蛋白表现出相当高的趋化能力。另外，实验组小鼠的牙龈髓细胞表现出更高的mRNA炎症因子的表达。（图3）       总之，CHIP-DNMT3A突变导致全身炎症反应和免疫细胞克隆扩增。（图3）图3：Dnmt3aR878H/+扩增对免疫细胞(A、B、C)、骨质（D、E、F）、炎症反应（G）、活性氧的强度（H）、趋化因子（I）、mRNA表达（J）的影响。雷帕霉素治疗Rapamycin treatment       将Dnmt3aR878H/+小鼠分为对照组和实验组。实验组口服摄入雷帕霉素。收集雷帕霉素对于Dnmt3aR878H/+小鼠的免疫细胞扩增、牙周炎、以及骨质影响。（图4）       在雷帕霉素的研究中，未接受雷帕霉素的对照组相比，雷帕霉素明显抑制了免疫细胞的扩增、破骨因子mRNA的表达、骨质流失以及牙周病的恶化。(图4)图4：免疫细胞扩增(H)、破骨因子mRNA表达(G)、骨质(I)以及牙周炎（J）所受到受到雷帕霉素的影响。FINDINGS•✦研究发现✦•       该研究表明，小鼠中DNMT3A驱动的CHIP会导致自然发生的牙周炎症和骨质流失。       当雷帕霉素通过口服被小鼠摄入时，可以抑制血细胞扩增、减轻牙周炎症和骨质流失。DISCUSSION•✦研究讨论✦•局限性：       此项实验不能排除CHIP和牙周炎之间的双向关联，因为牙周炎相关的炎症在原则上会加剧 CHIP，从而造成恶性循环。       尽管用雷帕霉素治疗小鼠阻断了CHIP-DNMT3A突变克隆的异常扩增及其对炎症性骨质流失的不利影响，但此药物在临床运用于人类身上的安全性无法确定。参考文献Wang, H., Divaris, K., Pan, B., Li, X., Lim, J. H., Saha, G., Barovic, M., Giannakou, D., Korostoff, J. M., Bing, Y., Sen, S., Moss, K., Wu, D., Beck, J. D., Ballantyne, C. M., Natarajan, P., North, K. E., Netea, M. G., Chavakis, T., & Hajishengallis, G. (2024). Clonal hematopoiesis driven by mutated DNMT3A promotes inflammatory bone loss. Cell, S0092-8674(24)00492-6. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.05.003 PROFILE王辉宾夕法尼亚大学病理学与检验医学博士后研究员。华东农业大学研究生，宾夕法尼亚生物科技集团顾问。END文案 | 周一帆排版 | 周一帆审核 | 周一帆发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background        自2022年猴痘病毒(MPXV)爆发以来，全球116个国家和地区向世界卫生组织(WHO)报告了超过90,000例病例，猴痘已被列为“国际关注的突发公共卫生事件”。猴痘是一种病毒性人畜共患病，症状包括发热、头痛、肌肉酸痛、背痛、淋巴结肿大和皮疹。尽管大多数患者在几周内恢复，但部分患者可能会严重恶化甚至死亡。目前的检测方法主要是实验室检测，如实时定量聚合酶链反应(qPCR)，但这些方法需要昂贵的设备和专业技术人员，在资源有限的地区难以普及。因此，开发一种高效、便捷和快速的检测方法变得尤为重要。近日，王升启等团队在《Nature Communications》发表论文：“Ultrasensitive single-step CRISPR detection of monkeypox virus in minutes with a vest-pocket diagnostic device”，共同开发了一个基于CRISPR技术的诊断平台，用于快速、灵敏地检测猴痘病毒。研究涉及多个步骤，包括病毒裂解、单步重组酶聚合酶扩增-CRISPR反应和结果解读，并采用一个便携式分析设备来执行整个过程。这项研究在全球公共卫生领域具有重要意义，特别是对于资源有限的环境中的现场快速诊断。猴痘病毒monkeypox virus研究目的Objectives开发一种基于CRISPR的单步检测平台SCOPE（Streamlined CRISPR On Pod Evaluation），以便在资源有限的现场环境中实现对猴痘病毒的超灵敏检测。该平台通过简化病毒裂解步骤，在2分钟内从皮疹液、口腔拭子、唾液和尿液样本中快速释放病毒核酸，随后进行10分钟的单步重组酶聚合酶扩增(RPA)-CRISPR/Cas13a反应，实现快速检测。METHODS•✦研究要点✦•研究过程Sampling平台设计与工作流程 SCOPE平台采用了一种简化的病毒裂解协议，仅需2分钟即可从皮疹液、口腔拭子、唾液和尿液样本中释放病毒核酸。随后，通过10分钟的单步RPA-CRISPR/Cas13a反应检测猴痘病毒。该反应将重组酶聚合酶扩增（RPA）、T7转录和CRISPR/Cas13a反应整合在一个管中进行，通过CRISPR/Cas13a的转切割特性实现目标核酸的高效检测。整个过程可以在便携式设备CPod上完成，该设备集成了反应执行、信号采集和结果解释功能。图1 使用SCOPE对病毒进行即时检测设备特点  便携式设备CPod设计紧凑，成本低，不需要复杂的设备，非常适合资源有限的现场环境。CPod通过蓝色LED和光谱传感器采集荧光信号，能够实现实时的检测和结果解读。图2 单步RPA-CRISPR/Cas13a检测系统基本组件优化图3 免提取病毒裂解的优化设备设计的核心是一个低成本的小型光谱传感器，而不是传统的光学滤光片，极大地降低了设备成本。用户可以通过CPod上的指示灯直接读取结果，或者通过无线连接到智能手机应用程序获取实时荧光曲线和结果解释。图4 便携式CPod设备的内部结构和外部设计检测性能 在102个临床样本中的验证结果显示，SCOPE平台的检测结果与实时PCR完全一致，灵敏度和特异性均达到100%。该平台可检测到低至0.5拷贝/µL的猴痘病毒，灵敏度与PCR检测相当。为了验证平台的灵敏度和重复性，研究团队在不同浓度的猴痘病毒DNA上重复进行了20次独立实验，结果表明检测的最低限度为0.5拷贝/µL，且没有交叉反应。图5 SCOPE分析性能的评估临床样本验证 研究团队使用35例猴痘阳性样本、19例单纯疱疹病毒样本和48例健康男性的阴性样本进行了验证，结果显示SCOPE平台在检测猴痘病毒方面表现出100%的灵敏度和特异性，与qPCR检测完全一致。检测步骤包括样本裂解、单步CRISPR反应和结果读取，整个过程在15分钟内完成，显著减少了操作步骤和时间。图6 SCOPE平台的临床样本适用性检测FINDINGS•✦研究亮点✦•1、快速高效：SCOPE平台能够在15分钟内完成从样本输入到结果输出的全过程，显著缩短了检测时间。2、便携性：便携式设备CPod小巧且成本低，不需要复杂的设备，适用于资源有限的现场环境。3、超高灵敏度：该平台可检测到低至0.5拷贝/µL的病毒浓度，具有与PCR检测相当的灵敏度。4、应用广泛：SCOPE平台可用于检测多种样本类型，包括皮疹液、口腔拭子、唾液和尿液，适用于多种现场检测需求。DISCUSSION•✦研究结论✦•SCOPE平台通过简化的操作流程和便携式设备，实现了快速、灵敏和便捷的猴痘病毒检测，适用于资源有限的现场环境。这一研究有望推动CRISPR诊断技术在现场检测中的实际应用。参考文献Wang, Y., Chen, H., Lin, K. et al. Ultrasensitive single-step CRISPR detection of monkeypox virus in minutes with a vest-pocket diagnostic device. Nat Commun 15, 3279 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47518-8PROFILE王升启王升启 ，任职于中国人民解放军军事医学科学院放射与辐射医学研究所生物技术研究室 ，主任，研究员，博士生导师。主要研究领域为：生物芯片或中药现代化、基因芯片技术研究和开发、反义技术和反义药物、中药基因组学和化学组学研究等END文案 | 谢晓婷排版 | 谢晓婷审核 | 谢晓婷发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background肠道微生物群是人体的重要组成部分，肠道微生物群失调可以导致相关疾病。致病菌如部分肠杆菌科在炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease，IBD）发作期间大量繁殖。简单碳水化合物主要在小肠中被宿主代谢和吸收，结肠中微生物可通过糖苷水解酶（Glycoside Hydrolases，GHs）消化膳食纤维。但很少有研究关注膳食碳水化合物对肠杆菌科的影响，因为它们的基因组中编码GHs的基因非常少。Hecht等人研究了简单碳水化合物与肠道致病菌肺炎克雷伯氏杆菌爆发之间的因果关系。研究发现肺炎克雷伯杆菌喜欢简单的碳水化合物，不能利用复杂的碳水化合物。复杂膳食纤维摄入是对抗肠道病原生物克雷伯氏肺炎菌生长的重要途径，对于管理IBD和其他与肠道微生物群失调有关的疾病具有重要意义。肺炎克雷伯杆菌   Klebsiella pneumoniae 肺炎克雷伯杆菌：肠杆菌科，为革兰氏染色阴性的粗短杆菌。克雷伯氏菌对外界抵抗力强，对多数抗生素易产生耐药性。与肠杆菌科其他细菌一样，具O抗原和K抗原（即菌体抗原和荚膜抗原）。在健康人的呼吸道和肠道正常菌丛中、自然界水和谷物中均能分离到克雷伯氏菌。一般情况下肺炎克雷伯氏菌不致病，发病与寄主防御功能缺陷及诱发因素有关。主要有肺炎克雷伯氏菌(K.peneumoniae)、臭鼻克雷伯氏菌(K.ozaenae)和鼻硬结克雷伯氏菌(K.rhinoscleromatis)。其中肺炎克雷伯氏菌对人致病性较强，是重要的条件致病菌和医源性感染菌之一。研究目的Objectives      探究饮食营养对肠道致病原肺炎克雷伯定殖的影响，确定不同类型的碳水化合物在调节肠道病原体定殖中的作用。METHODS•✦研究方法✦•抽样方法Sampling  研究招募了30名健康个体，其中20人遵循杂食饮食，10人遵循素食饮食。杂食者被随机分配到标准化杂食饮食组或无纤维（exclusive enteral nutrition，EEN）饮食组，素食者继续维持其饮食。经过5天的饮食阶段后，所有参与者通过口服抗生素（万古霉素和新霉素）和聚乙二醇清肠。然后，通过粪便分析监测微生物群的恢复情况。研究发现，无纤维EEN饮食导致微生物多样性降低，而增加了假单胞菌门、肺炎克雷伯氏杆菌的相对丰度，表现出肠道微生态失调的特征。（图1,图2）图1 研究人员假设，肺炎克雷伯氏菌通过代谢氨基酸和尿素生成氨，改变粪便中的氮环境，从而使其在肠道内具有生长优势。无纤维的EEN饮食组在第14天显示出相对于杂食者和素食者组较低的氨基酸消耗。（图1,图2）图2 研究人员创建了体外模型，以探索尿素在复杂肠道微生物群落中的作用。分别在人类肠道微生物生态模拟器（Simulator of the Human Intestine Microbial Ecosystem，SHIME）培养基（包含复杂的聚糖），在脑心浸液（brain heart infusion，BHI）培养基中（主要碳水化合物是葡萄糖），添加尿素。脲酶阳性菌肺炎克雷伯菌和友链假单胞菌（Citrobacter freundii）的丰度显著增加（图3）图3 同时探讨了氮是否是限制肺炎克雷伯菌肠道中定殖的因素。体外实验：通过生成Δurease和ΔntrC突变株，研究了肺炎克雷伯菌在不同氮环境中的生长表现。发现脲酶和ΔntrC在氮受限环境下对于肺炎克雷伯菌的氮同化和生长至关重要。体内实验：研究氮资源限制对定殖能力的影响。尽管低蛋白饮食显著减少了肠道内的氨和尿素，但Δurease和ΔntrC突变的肺炎克雷伯菌株在小鼠肠道中的定殖能力与野生型（Wild Type，WT）菌株相似，表明在这种饮食条件下，脲酶和ntrC并不是定殖所必需的。（图4）图4  排除其他微生物对缺失脲酶的肺炎克雷伯菌定殖影响。无菌小鼠实验：将无菌小鼠（Germ-Free，GF）分别用WT和缺失脲酶、（Δurease）的肺炎克雷伯菌进行定殖。结果：肺炎克雷伯菌在肠道中的定殖不依赖于脲酶的表达（图2）。粪便氨水平：定植前，无菌小鼠的粪便氨水平非常低（图2B），与微生物群耗竭的传统饲养（Conventionally Raised，CR）小鼠相似（图4）。用WT定殖导致粪便氨水平大约增加10倍；而用Δurease 肺炎克雷伯定殖导致的氨水平显著低于WT菌株，但仍比GF基线高约4倍。表明除了脲酶外，肺炎克雷伯菌还有其他途径生成氨。粪便尿素水平：WT K. pneumoniae定殖导致粪便尿素水平降低，相对于缺失脲酶的菌株，表明尿素水解是氨生成的主要来源（图2）。粪便氨基酸分析：定殖WT菌株后，粪便中几种氨基酸浓度显著下降（图2）  推测碳源而非氮源是肺炎克雷伯菌在肠道中定殖的限制因素。小鼠定殖前后的粪便样本，发现几种代谢物（蔗糖、丙酮酸和乳酸）在定殖后浓度显著下降。向小鼠盲肠提取物中添加葡萄糖显著增加了肺炎克雷伯菌最大密度和生长率，而添加氨没有影响。将乳果糖添加到小鼠的饮用水中，结果显示与对照组相比，乳果糖使肺炎克雷伯菌的定殖增加了10倍。  生成匹配的无纤维（FF）和高纤维（HF）小鼠饲料，HF饲料中包含豌豆纤维。FF饮食组的肺炎克雷伯菌定殖水平比HF饮食组高1000倍（图3）。FF饮食组的小鼠在微生物群多样性恢复方面比HF饮食组差。PCoA分析显示，抗生素治疗显著影响了微生物群的结构，但FF饮食组的微生物群结构与基线和HF饮食组相比仍有显著差异（图4）。FINDINGS•✦研究发现✦•研究发现，碳元素是限制克雷伯菌生长的关键资源，简单碳水化合物饮食增加了克雷伯菌在肠道中的定殖。针对性的饮食干预可能为高危患者提供一种预防策略。DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究创新点： 既往的研究提出了膳食碳水化合物，的摄入与IBD的风险增加有关。Hecht等人提供了一个令人信服的论据，说明这种饮食变化如何改变肠道微生物群，并导致肺炎克雷伯杆菌丰度提高和肠道微生态的失调。未来研究方向:1.需要进一步研究确定哪些特定的碳水化合物影响克雷伯菌的定殖。2.探索不同类型膳食纤维对肠道微生物组多样性和功能的具体影响。3.研究如何通过饮食干预来预防和治疗与肠道菌群失调相关的疾病考虑个体差异。参考文献Hecht AL, Harling LC, Friedman ES, Tanes C, Lee J, Firrman J, Hao F, Tu V, Liu L, Patterson AD, Bittinger K, Goulian M, Wu GD. Dietary carbohydrates regulate intestinal colonization and dissemination of Klebsiella pneumoniae. J Clin Invest. 2024 Mar 21;134(9):e174726. doi: 10.1172/JCI174726. PMID: 38512401; PMCID: PMC11060737.https://www.jci.org/articles/view/174726PROFILEaron Hecht 医学博士、哲学博士宾夕法尼亚大学的胃肠病学研究员，美国胃肠病学协会微生物组和微生物治疗学委员会的受邀成员。Hecht 博士已被公认为该领域的后起之秀。END文案 | 杨青林排版 | 杨青林审核 | 杨青林发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展