布法罗大学雅各布斯医学院与生物医学科学学院的研究人员正依托新获得的美国国立卫生研究院(NIH)资助,深化对肠道微生物的机制研究。
黄瑶达博士(Yolanda Huang, PhD)在微生物学与免疫学系担任助理教授,她作为首席研究员获得国家普通医学科学研究所(NIGMS)为期五年、总额217万美元的资助,项目名为"拟杆菌目细菌的多糖利用与抗菌素耐药性研究"。
黄实验室首获重大NIH资助
该资助是黄实验室首次获得的NIH项目。黄博士于2023年加入雅各布斯医学院,此前在劳伦斯伯克利国家实验室担任阿斯利康生命科学研究基金会博士后研究员。该实验室由加州大学管理,属美国能源部科学办公室下属国家实验室。在此期间,她开发出新型高通量功能基因组学方法研究肠道细菌。
"作为新晋首席研究员,获得首个重大NIH资助是重要里程碑,"黄博士表示,"我深感荣幸且激动,我们的研究被认可为具有高影响力和重要价值。这使我能专注于未来数年的创新研究。"该NIGMS资助属于"最大化研究人员研究奖"(MIRA)类别(R35项目)。
"MIRA资助的独特之处在于支持整个实验室的研究体系,而非特定项目,"黄博士解释道,"这种灵活性为创造性、高效产出和突破性发现提供了空间。"
解析肠道微环境的复杂机制
黄博士指出肠道细菌对人体健康至关重要,其实验室的总体研究目标是深化理解微生物如何在人体肠道中定植、生长和存活的机制。研究团队的长期目标是利用这些机制发现,开发调节菌群组成与功能以促进健康的新策略。
"我们肠道的微生物群落高度多样化,其生物学特性大多尚未被充分研究,"她强调,"这导致开发调控肠道菌群的健康应用策略面临困难。"
黄实验室聚焦人体肠道中高度丰富且普遍存在的拟杆菌目细菌群。这类细菌通过维持肠道平衡对整体健康起关键作用。黄博士补充说明,虽然这些细菌大多有益健康,但在慢性伤口、脓肿和肠道炎症中也可能呈现致病性。
肠道菌群的核心功能之一是提供定植抗性,防止沙门氏菌等病原体入侵。"我们正从机制层面探究它们为何能成功定植肠道环境,"黄博士表示。她指出结肠属于无氧环境,而拟杆菌目是严格厌氧菌(无法在含氧环境中生长),因此团队在厌氧培养箱中培养研究这些细菌,并运用尖端功能基因组学平台高通量地发现拟杆菌目新生物学特性。
黄实验室博士后研究员哈桑(Kamrul Hasan, PhD)补充道:"通过结合DNA条码过表达文库、基于筛选的实验和靶向研究,我们能直接将遗传决定因子与细菌特性(如营养利用和应激耐受)相关联。"
调控肠道菌群的创新策略
该研究旨在构建拟杆菌目中与多糖利用及抗菌素耐药性相关通路的图谱。"拟杆菌目能利用多种糖类作为营养,例如黏蛋白和膳食纤维。我们致力于揭示其实现机制,"黄博士指出,"这将帮助我们理解营养环境和饮食如何驱动菌群组成变化。潜在应用包括开发益生元、益生菌及膳食干预方案,以增强肠道有益菌群并缓解症状。"
鉴于人体肠道处于持续动态变化中,细菌已进化出多种策略耐受常见应激源,该资助的另一目标是研究对抗抗菌素(包括抗生素和改变肠道菌群的人用药)的耐药机制。这项工作由微生物学与免疫学博士项目学生汉娜(Allison Hanna)主导。
美国近60%的成年人每日服用口服药物管理糖尿病、心脏病、焦虑症和慢性疼痛等疾病。这些常用药物常扰乱肠道菌群,但其杀灭肠道共生菌的机制尚不明确。汉娜正致力于揭示其中的具体机制。
"我们的研究将帮助识别抗生素开发的新靶点,并改进现有药物以减少对有益肠道微生物的附带损伤,"汉娜表示。
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