以合理的方式從人類菌叢中篩選出能誘導T_reg之Clostridia菌株

(T_reg induction by a rationally selected mixture of Clostridia strains from the human microbiota)

Koji Atarashi, Takeshi Tanoue, Kenshiro Oshima, Wataru Suda, Yuji Nagano, et al.

Nature 2013 August; 500: 232–236.

Speaker: 劉怡彣                                      Time: 13:00~14:00, Jan. 08, 2014

Commentator: 陳振暐 博士                  Place: Room 601

調節T細胞 (regulatory T cells, T_regs) 是一種會表達轉錄因子Foxp3的CD4⁺ T細胞，其在維持免疫平衡中扮演關鍵性的角色¹。前人研究指出腸內菌叢 (intestinal microbiota) 具有促進T_reg累積的能力，尤其是Clostridium屬基因型第IV及XIVa群 ^{2, 3}。在本篇研究中，作者從健康人類的排泄物樣本中篩選出歸屬於Clostridia第IV、XIVa及XVIII組的17個菌株，它們都具有促進大腸內T_reg細胞數目增加的能力。研究結果顯示這17個菌株能夠非常有效的誘導介白素-10 (interleukin-10, IL-10) 及誘導型T細胞協同刺激物 (inducible T-cell co-stimulator, ICOS) 在無菌的小鼠(germ-free mice) 體內表現，這些分泌IL-10的T_reg (IL-10⁺ T_reg cells) 可以高度表達CTLA-4 (cytotoxic T-Lymphocyte Antigen 4) ，它是T_reg調控免疫抑制活性的必要因子，而ICOS則與T_reg抑制T_H2的反應有關。除此之外，將這17個菌株與許多不同的人類或老鼠腸道上皮細胞株進行共培養，發現會形成一個富含轉化生長因子β (transforming growth factor-β, TGF-β)的環境，但不會誘導IL-6 和腫瘤壞死因子α (tumor necrosis factor-α, TNF-α)表達；TGF-β是誘導T_reg分化及增生的關鍵細胞激素 (cytokine)，可影響大腸中Foxp3⁺ T_regs的功能及數目。另外作者還測試了將17個菌株隨機分成3-5個菌株一組，觀察其誘導T_reg的能力，結果顯示雖然隨機混合5個菌株的實驗組能夠誘導T_reg表現增加，但效率遠比同時使用17個菌株差，因此作者推測這些利用一系列合理方法從人類腸內菌叢所篩選出的菌株，為具有不同功能的細菌集合體，以協同作用促進T_reg的表達，其共同作用的影響力比單一菌株大的多。這篇研究的結果暗示了透過補充這17個菌株能夠誘導T_reg表現並平衡微生物失調 (dysbiosis)，可發展為控制過敏及發炎等免疫失調疾病合適的治療方法。

References

1. Round, J. L. & Mazmanian, S. K. (2010) Inducible Foxp3⁺ regulatory T-cell development by a commensal bacterium of the intestinal microbiota. Proc. Natl Acad. Sci. USA 107: 12204-12209.
2. Geuking, M. B. et al. (2011) Intestinal bacterial colonization inducesmutualistic regulatory T cell responses. Immunity 34: 794-806.
3. Atarashi, K. et al. (2011) Induction of colonic regulatory T cells by indigenous Clostridium species. Science 331: 337-341.