AbMole幽門螺桿菌對胃分化凹細(xì)胞的趨向性研究

AbMole|幽門螺桿菌對胃分化凹細(xì)胞的趨向性研究幽門螺桿菌（Helicobacterpylori，簡稱H.pylori）是一種常見的胃部致病菌，與多種胃部疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。來自德國維爾茨堡JuliusMaximilians大學(xué)分子感染生物學(xué)研究所傳染病研究中心的CarmenAguilar,MindaugasPauzuolis,MalvikaPompaiah等多名研究人員發(fā)表了題為《Helicobacterpylorishowstropismtogastricdifferentiatedpitcellsdependentonureachemotaxis》的研究成果。在該文章中，研究人員使用了購自AbMole的Y-27632（目錄號M1817）。研究揭示了H.pylori對胃分化凹細(xì)胞的特殊趨向性，這一發(fā)現(xiàn)為深入理解H.pylori的感染機制提供了重要線索。該研究結(jié)合人類成人干細(xì)胞衍生的胃類器官和單細(xì)胞RNA測序技術(shù)，旨在確定H.pylori的優(yōu)先靶細(xì)胞。研究結(jié)果表明，胃類器官和胃類器官衍生的單層細(xì)胞代表了胃單位的不同區(qū)域。通過對新鮮分離的人類胃上皮細(xì)胞、3D胃類器官和2D單層細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞RNA測序，發(fā)現(xiàn)3D胃類器官主要包含來自腺體區(qū)域的細(xì)胞，而2D單層細(xì)胞則主要包含凹細(xì)胞和其祖細(xì)胞。圖1類器官和類器官衍生的單層代表胃單位的不同區(qū)域進(jìn)一步的研究通過單細(xì)胞RNA測序識別了H.pylori的趨向性。對感染H.pylori的細(xì)胞進(jìn)行測序分析，發(fā)現(xiàn)H.pylori并非隨機感染胃細(xì)胞，而是優(yōu)先結(jié)合凹細(xì)胞的一個特定亞群。其中，最小的集群（集群4）代表最高分化的凹細(xì)胞，含有最高百分比的感染細(xì)胞（65%），而其他代表凹細(xì)胞祖細(xì)胞的集群1和2中，分別有25%和26%的細(xì)胞被感染，代表分化程度最低的細(xì)胞的集群3中，只有10%的細(xì)胞被感染。這表明H.pylori對凹細(xì)胞具有明顯的感染偏好。圖2scRNA-seq顯示幽門螺桿菌與凹坑細(xì)胞亞群結(jié)合。為了進(jìn)一步表征H.pylori的優(yōu)先靶細(xì)胞群體，研究人員聚焦于這些細(xì)胞的特定轉(zhuǎn)錄譜。通過比較優(yōu)先靶細(xì)胞（集群4）與分化程度較低的細(xì)胞（集群1-3），發(fā)現(xiàn)了19個差異表達(dá)基因，其中5個基因表達(dá)上調(diào)，14個基因表達(dá)下調(diào)。研究人員重點關(guān)注了表達(dá)水平較高的5個基因：GKN1、GKN2、CEACAM5、前列腺干細(xì)胞抗原（PSCA）和脯氨酸、組氨酸和甘氨酸豐富1（PHGR1）。這些基因的表達(dá)與MUC5AC相似，在集群4中表達(dá)水平最高。質(zhì)譜分析表明，PSCA高表達(dá)的細(xì)胞也呈凋亡標(biāo)志物（磷酸化H2A組蛋白家族成員X、切割的多聚ADP-核糖聚合酶）陽性和YAP陰性，這表明該梯度指示細(xì)胞分化，集群4可能構(gòu)成了高度分化的凹細(xì)胞群體。圖3幽門螺桿菌靶群的特征是高水平的細(xì)胞分化。為了驗證H.pylori的優(yōu)先結(jié)合特性，研究人員通過定向分化來控制2D單層細(xì)胞中分化凹細(xì)胞的豐度。結(jié)果表明，通過修改培養(yǎng)基的組成，可以生成三種類型的2D單層細(xì)胞，它們在凹或腺型細(xì)胞的含量上有所不同。當(dāng)2D單層細(xì)胞中分化凹細(xì)胞的數(shù)量增加時，H.pylori的粘附也隨之增加，這表明H.pylori優(yōu)先結(jié)合分化的凹細(xì)胞，并且這種分化可以引導(dǎo)細(xì)菌的粘附增加，在2D和3D環(huán)境中均是如此。此外，研究人員還探究了H.pylori與分化凹細(xì)胞結(jié)合的相關(guān)因素。他們假設(shè)特定蛋白質(zhì)可能介導(dǎo)了這種結(jié)合偏好，候選蛋白質(zhì)為MUC5AC和PSCA。然而，通過CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因敲除實驗，發(fā)現(xiàn)MUC5AC和PSCA對于H.pylori與2D單層細(xì)胞的粘附不是必需的。進(jìn)一步的研究揭示了H.pylori對凹細(xì)胞的偏好取決于尿素趨化性和細(xì)胞大小。通過經(jīng)典的趨化性實驗，發(fā)現(xiàn)所有細(xì)胞條件培養(yǎng)基都能吸引細(xì)菌，但凹細(xì)胞條件培養(yǎng)基吸引的細(xì)菌約為腺體細(xì)胞條件培養(yǎng)基的兩倍。添加500mM尿素可消除H.pylori對凹細(xì)胞條件培養(yǎng)基的響應(yīng)，且刪除H.pylori基因TlpB（該基因編碼識別尿素的受體）會消除細(xì)菌對凹細(xì)胞的偏好。此外，尿素是氨基酸分解代謝的產(chǎn)物，較大的細(xì)胞產(chǎn)生更多的蛋白質(zhì)，可能分泌更多的尿素。實驗結(jié)果表明，凹細(xì)胞產(chǎn)生的尿素濃度約為腺體細(xì)胞的3倍，且H.pylori感染細(xì)胞的百分比與細(xì)胞大小相關(guān)，即使在沒有凹細(xì)胞的情況下也是如此。最后，通過對H.pylori陽性的胃活檢組織進(jìn)行免疫熒光顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)H.pylori主要存在于表達(dá)GKN1的細(xì)胞附近，這些細(xì)胞位于胃凹的開口處。這表明在體內(nèi)，H.pylori也優(yōu)先與高度分化的凹細(xì)胞緊密相鄰。綜上所述，該研究揭示了H.pylori優(yōu)先結(jié)合高度分化的胃凹細(xì)胞，這種結(jié)合依賴于細(xì)菌對宿主細(xì)胞釋放的尿素的趨化性，而尿素的分泌與細(xì)胞大小相關(guān)，因此H.pylori對大細(xì)胞具有偏好性。這一發(fā)現(xiàn)不僅