芬兰科学家发现松芽细菌有望治愈人类疾病

奥卢大学的研究人员发现,存在于松芽中的一种细菌或许为阿尔茨海默病、黄斑退化等症候的治疗提供了契机。

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凌晨4点半,亚内·考斯基麦基(Janne Koskimäki)仍在奥卢大学的实验室里彻夜加班,他两周来没日没夜地工作,几乎住进了实验室里。突然无线电里传来一阵嘈杂而极富感染力的笑声,DJ开始播放芬兰艺人维萨-马蒂·洛伊里(Vesa-Matti Loiri)的一首诙谐曲。咯咯的笑声分散了考斯基马奇的注意力,他这才意识到已经是黎明时分了。

“那是一种相当荒诞的情形,一时让我不由得怀疑我们在做的事情会不会是毫无意义的。”考斯基麦基回忆道。经过了长时间的辛苦工作,他的研究项目现在终于完成了。

安娜玛莉亚·比乐蒂拉(左)与亚内·考斯基麦基研究松芽已经有将近十年时间,做了132次实验,论文修改了160稿,方才正式发表。

安娜玛莉亚·比乐蒂拉(左)与亚内·考斯基麦基研究松芽已经有将近十年时间,做了132次实验,论文修改了160稿,方才正式发表。图片提供:奥卢大学

激动人心的医学创新或许就隐藏在苏格兰松的嫩芽之中,这是芬兰的一种常见针叶树种。奥卢大学(在首都赫尔辛基以北600公里)的安娜玛莉亚·比乐蒂拉(Anna Maria Pirttilä)和亚内·考斯基麦基对松芽中发现的细菌进行了近十年的研究,最近他们发表了具有突破性意义的论文。 

一切是从安娜玛莉亚·比乐蒂拉的博士研究项目开始的,这位微生物学家的研究课题是利用松芽克隆苏格兰松的可能性。“我在研究中发现,存在于松芽中的细菌和酵母菌能产生对松树有益的化合物——我想知道这些化合物究竟是什么。”比乐蒂拉说道。

比乐蒂拉请来刚刚完成硕士研究的亚内·考斯基麦基做搭档,于是两位科学家开始了此后长达八年的与松芽的不解之缘。正如此类研究中经常发生的情况,他们两人的研究工作也因为意料之外的发现而改变了方向。

考斯基麦基与比乐蒂拉在研究中揭示了细菌在松树内发挥的作用。好比在人体内,我们已经熟知乳酸菌等细菌对我们的消化系统有益。但是生活在植物体内的细菌究竟在发挥什么样的作用,科学界却还知之甚少。

“关于植物体内的微生物,我们所知甚少。植物体内有微生物存在,这本身就还是一个新鲜的、鲜为人知的概念。”考斯基麦基解释道。

比乐蒂拉说:“一提到微生物,人们总是大惊小怪的,其实微生物大量存在于我们周围,致病的微生物只是其中的极少数而已。”

宿主细胞与细菌和谐共处

““对研究者而言,从事新的科学研究是一种激情,就和艺术家创作艺术作品是一样的。”比乐蒂拉说

““对研究者而言,从事新的科学研究是一种激情,就和艺术家创作艺术作品是一样的。”比乐蒂拉说图片提供:奥卢大学

比乐蒂拉工作闲暇最喜欢去森林里散步。林中漫步让她放松下来,观察自然又让她丰富研究的视角。科斯基马奇也喜欢通过远足来松弛神经,哪怕仅仅躲进林中木屋里去待上一段时间也好。

“大自然每每让我感叹的一件事情的是:一切都相互关联,不同的物种相互依存,也就是生物学上所谓的共生关系。”比乐蒂拉说道。这种关联关系也体现.

植物细胞抵抗有害细菌的方式与人体细胞相似——在感染区域制造氧自由基。植物或人体试图以这种方式阻止细菌深入到组织内部,这一过程常常会矫枉过正,引起过度反应。

氧自由基是一种粗糙的防御机制,它们会在与细菌作战的同时损伤宿主组织的细胞。但比乐蒂拉与科斯基马奇的研究发现,即便面对毒性最强的氧自由基,细菌也有自卫的手段,即从内部制造出叫做“聚羟基丁酸酯”的长链脂肪酸分子。一旦发生感染,细菌可以将这种脂肪酸长链分解为小段,用来与氧自由基作战。

这个研究项目得到了来自芬兰教育与文化部下属的芬兰科学院(Academy of Finland)的资助。研究发现发表在了2016年3月号的《自然化学生物学》(Nature Chemical Biology)期刊上。

医学研究任重道远

亚内·考斯基麦基在松林里拿苔藓装小胡子。

亚内·考斯基麦基在松林里拿苔藓装小胡子。图片提供:奥卢大学

氧自由基造成的破坏是阿尔茨海默病(俗称老年痴呆症)、黄斑退化(一种眼病)等严重临床症候背后的元凶。存在于松芽内的细菌却能够产生出能有效对抗氧自由基的化合物。这一发现的医学应用前景广阔。

比乐蒂拉与考斯基麦基现在的目标是通过奥卢大学和东芬兰大学(University of Eastern Finland)的合作研究项目,开发多元化的医学创新,治疗与衰老有关的黄斑退化和其他眼底病变。芬兰国家技术创新局(Tekes)已经为这一项目拨出了368000欧元的专项经费。

黄斑退化是发达国家中最常见的影响视力的眼部疾病。要开发出可用于临床的新药,尚需几年甚至十余年的进一步研究。但两位科学家看来信心满满。“对研究者而言,从事新的科学研究是一种激情,就和艺术家创作艺术作品是一样的。”比乐蒂拉说。“这就好像哥伦布发现新大陆一样,让人兴奋。”

播放奥卢大学关于北极特色科学研究的视频。

Susanna Edfors 撰写,2017年1月

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