關於調節腸道代謝物第一條通路的研究,可以追溯到2019年,鄭超固研究團隊在當年篩選出38個促使神經退化的基因後,便集中研究csgA和csgB基因,並於2021年取得了重大進展,他們發現把大腸桿菌裏的Curli蛋白拿掉後,基本上實驗動物秀麗線蟲就不太會出現柏金遜症。
談及如何篩選出38個基因,鄭超固表示,「我們有4000個左右的細菌突變株,放在了40多個96孔板中進行量化篩選,一共做了十輪篩選,最終篩選出38個能讓線蟲恢復運動功能的細菌突變株。這些突變株裏被去除的基因就是能促進神經退行的細菌基因。」
餵食不同類型大腸桿菌
研究中使用了表達突變型α-syn的秀麗線蟲,這種突變與柏金遜症有關,這些秀麗線蟲被用來模擬神經退行性疾病的病理狀態。研究團隊將這些秀麗線蟲分為不同組別,分別餵食不同類型的大腸桿菌,包括野生型(WT)和缺失csgA基因的突變株(csgA(-))。csgA基因與Curli纖維的形成有關。鄭超固指出,這樣的設計旨在觀察不同細菌對秀麗線蟲神經健康的影響。
談及研究方法,鄭超固表示,使用了多種方法去觀察不同實驗條件下秀麗線蟲的變化。「我們有兩個量化標準,一個是看運動能力,比如觀察秀麗線蟲的身體每20秒會扭動多少次;第二是看多巴胺能神經元是否會被拯救回來,我們集中關注一種叫做ADE的多巴胺能神經元。在柏金遜症的動物中,ADE會死去(綠色熒光因此消失),當我們抑制了神經退化,ADE就會恢復,綠色熒光就能被觀察到,我們會以百分比去計算在多少個線蟲中可以看到完整的兩個ADE神經元,來作為一個量化標準。比如,如果餵食正常細菌,只有20%的線蟲中能觀測到兩個ADE,如果把Curli去除,可以觀測到50%的線蟲中有兩個ADE。」
實驗結果顯示,Curli的存在會導致宿主線蟲的線粒體功能受損,進而影響能量代謝。當餵食缺失csgA基因的細菌時,線蟲的細胞呼吸和能量產生得到了改善,這表明Curli可能通過影響線粒體功能來促進神經退行性變化,即Curli蛋白通過影響宿主的聚集性蛋白和能量代謝,進而促進神經退行性疾病的發展。
