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来源于普氏粪杆菌的纳米囊泡及其用途


技术摘要:
本发明涉及来源于普氏粪杆菌的囊泡及其用途。本发明人已经通过实验证实了患有胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆管癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动和帕金森氏病的患者的临床样品中的囊泡与正常人相比显著减少,并且当施用从菌株中分离的囊泡时,由病原  全部
背景技术:
自21世纪初以来,在过去被认为是流行病的急性传染病已变得不那么重要,而由 于人类与微生物群落之间的不和谐而导致的伴随免疫功能障碍的慢性炎性病已经改变了 疾病模式,成为决定生活质量和人类的寿命的主要疾病。作为21世纪的顽固性慢性炎性疾 病,癌症、心血管疾病、慢性肺部疾病、代谢性疾病和神经精神疾病已成为国家公共卫生的 重要问题,成为决定人类寿命和生活质量的主要疾病。 众所周知,人体中共存的微生物数量已达到100万亿,是人体细胞数量的10倍,微 生物基因数量是人体基因数量的100倍以上。微生物群或微生物组是指微生物群落,包括存 在于给定栖息地中的细菌,古细菌和真核生物。 我们体内共存的细菌和周围环境中存在的细菌会分泌纳米大小的囊泡,以便与其 他细胞交换有关基因,低分子化合物,蛋白质等的信息。粘膜形成物理防御膜,尺寸为200纳 米(nm)或更大的颗粒无法通过该物理防御膜,因此,共存于粘膜中的细菌不能通过粘膜,但 来源于细菌的囊泡的大小为100纳米或更小并通过粘膜相对自由地穿过上皮细胞后被吸收 到我们体内。细菌局部分泌的来源于细菌的囊泡经粘膜上皮细胞吸收,从而引起局部炎性 反应,而穿过上皮细胞的囊泡经淋巴管系统地吸收,从而分布在各个器官中,并且免疫和炎 性反应在分布有囊泡的器官中受到调节。例如,来源于诸如大肠杆菌(Escherichia  coli) 之类的致病性革兰氏阴性细菌的囊泡局部引起结肠炎,并在吸收到血管中时通过血管内皮 炎性反应促进全身性炎症反应、大便和血液凝固,并且在吸收进入胰岛素作用的肌肉细胞 时引起胰岛素抵抗和糖尿病。另一方面,来源于有益细菌的囊泡可通过控制由致病囊泡引 起的免疫功能障碍和代谢功能障碍来控制疾病。 作为对来源于细菌的囊泡等因子的免疫应答,以白介素(以下称IL)-17细胞因子 的分泌为特征的Th17免疫应答发生,并且IL-6在暴露于来源于细菌的囊泡时被分泌,从而 诱导Th17免疫回应。Th17免疫反应引起的炎症以中性粒细胞浸润为特征,并且在炎症发生 过程中,从中性粒细胞和巨噬细胞等炎性细胞分泌的肿瘤坏死因子-α(以下称TNF-α)在炎 症和肿瘤发生中起重要作用。 普氏粪杆菌是一种革兰氏阳性细菌,其在人的大肠中共存,已知为一种发酵膳食 纤维以产生短链脂肪酸(如丁酸盐)的细菌。据报道,当细菌数量减少时,其与克罗恩病、肥 胖、哮喘和抑郁症有关。但是,迄今尚未报道过普氏粪杆菌在细胞外释放囊泡的事实,特别 是没有报道过普氏粪杆菌用于癌症或难治性疾病(如心脑疾病)的诊断和治疗的情况。 因此,在本发明中,证实可以通过以下方式诊断疾病:证实与正常个体相比,来源 3 CN 111587295 A 说 明 书 2/13 页 于普氏粪杆菌的囊泡在患有胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆管癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴 瘤、心肌梗塞、心房颤动和帕金森氏病患者的临床样品中显著减少。此外,通过从普氏粪杆 菌分离囊泡并分析其特性,证实了该囊泡可用作预防或治疗诸如胃癌、结直肠癌、肝癌、胰 腺癌、胆管癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动和帕金森氏病之类的疾病的组 合物。
技术实现要素:
【技术问题】 为了解决上述问题,经过大量研究,本发明的发明人通过宏基因组学分析证实,与 正常个体相比,来源于普氏粪杆菌的囊泡的含量在患有胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆管 癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动和帕金森氏病患者的临床样品中显著减 少。还证实了,当从普氏粪杆菌中分离囊泡并用其处理巨噬细胞时,通过致病囊泡进行的 IL-6和TNF-α的分泌被显著抑制,从而基于这些发现完成了本发明。 因此,本发明的目的是提供一种提供用于诊断胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆管 癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动或帕金森氏病的信息的方法。 此外,本发明的另一个目的是提供用于预防、减轻或治疗选自胃癌、结直肠癌、肝 癌、胰腺癌、胆管癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动和帕金森氏病中的一种或 多种疾病的组合物,其包含来源于普氏粪杆菌的囊泡作为有效成分。 然而,本发明要实现的技术问题不限于上述问题,并且本领域技术人员根据以下 描述可以清楚地理解未提及的其他问题。 【技术方案】 为了实现如上所述的本发明的目的,本发明提供了一种提供用于诊断胃癌、结直 肠癌、肝癌、胰腺癌、胆管癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动或帕金森氏病的 信息的方法,该方法包括以下步骤: (a)从正常个体和受试者的样品分离的囊泡中提取DNA; (b)使用基于16S  rDNA中存在的基因序列制备的成对的引物对所提取的所述DNA 进行聚合酶链反应(PCR),以获得每种PCR产物;以及 (c)通过所述PCR产物的定量分析确定其中来源于普氏粪杆菌(Faecalibacterium  prausnitzii)的囊泡含量低于正常个体样品的情况为胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆管 癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动或帕金森氏病。 此外,本发明提供了一种诊断胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆管癌、卵巢癌、膀胱 癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动或帕金森氏病的方法,该方法包括以下步骤: (a)从正常个体和受试者的样品分离的囊泡中提取DNA; (b)使用基于16S  rDNA中存在的基因序列制备的成对的引物对所提取的所述DNA 进行聚合酶链反应(PCR),以获得每种PCR产物;以及 (c)通过所述PCR产物的定量分析确定其中来源于普氏粪杆菌(Faecalibacterium  prausnitzii)的囊泡含量低于正常个体样品的情况为胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆管 癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动或帕金森氏病。 作为本发明的示例性实施方案,步骤(a)中的样品可以是粪便、血液或尿液。 4 CN 111587295 A 说 明 书 3/13 页 作为本发明的另一个实施方案,步骤(b)中的引物对可以是包含由SEQ  ID  No.1和 2表示的碱基序列的引物对。 此外,本发明提供了一种用于预防或治疗选自由胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆 管癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动和帕金森氏病组成的群组中的一种或多 种疾病的药物组合物,其包含作为活性成分的来源于普氏粪杆菌(Faecalibacterium  prausnitzii)的囊泡。 此外,本发明提供了一种用于预防或减轻选自由胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆 管癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动和帕金森氏病组成的群组中的一种或多 种疾病的食品组合物,其包含作为活性成分的来源于普氏粪杆菌(Faecalibacterium  prausnitzii)的囊泡。 另外,本发明提供了一种用于预防或治疗选自由胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆 管癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动和帕金森氏病组成的群组中的一种或多 种疾病的方法,所述方法包括向受试者施用药物组合物的步骤,所述药物组合物包含作为 活性成分的来源于普氏粪杆菌(Faecalibacterium  prausnitzii)的囊泡。 此外,本发明提供了来源于普氏粪杆菌(Faecalibacterium  prausnitzii)的囊泡 的用途,其用于预防或治疗选自由胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆管癌、卵巢癌、膀胱癌、 淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动或帕金森氏病组成的群组中的一种或多种疾病。 作为本发明的示例性实施方式,所述囊泡的平均直径可以为10nm至200nm。 作为本发明的另一个示例性实施方案,所述囊泡可以是天然或人工地从普氏粪杆 菌(Faecalibacterium  prausnitzii)分泌的。 [有益效果] 本发明人证实肠细菌没有被吸收到体内,但是来源于细菌的囊泡通过上皮细胞被 吸收到体内,全身地分布,并通过肾脏、肝脏和肺从体内排泄,并且通过宏基因组学分析来 源于患者的粪便、血液或尿液中存在的细菌的囊泡,证实了与正常个体相比,在患有胃癌、 结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆管癌、卵巢癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动和帕金森氏 病患者的粪便、血液或尿液中的来源于普氏粪杆菌的囊泡的含量已显著减少。此外,已经观 察到,当肠道共生的普氏粪杆菌被分离,体外培养以分离囊泡,并且在体外将囊泡施用到炎 性细胞中时,由病原囊泡引起的炎性介质的分泌被显著抑制。因此,预期根据本发明的来源 于普氏粪杆菌的囊泡可有效地用于诊断例如胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、胆管癌、卵巢 癌、膀胱癌、淋巴瘤、心肌梗塞、心房颤动和帕金森氏病之类的疾病的方法,以及用于预防、 减轻或治疗上述疾病的食品或药物组合物。 附图说明 图1A是在对小鼠口服施用细菌和来源于细菌的囊泡(EV)之后按时间捕获细菌和 来源于细菌的囊泡(EV)的分布模式的一系列照片。图1B是通过在口服施用细菌和囊泡后12 小时收集血液、肾脏、肝脏和各种器官来评估细菌和囊泡的体内分布模式的结果。 图2是在对胃癌患者和正常个体的血液中存在的来源于细菌的囊泡进行了宏基因 组学分析之后,比较来源于普氏粪杆菌的囊泡的分布的结果。 图3是在对结直肠癌患者和正常个体的粪便中存在的来源于细菌的囊泡进行了宏 5 CN 111587295 A 说 明 书 4/13 页 基因组学分析之后,比较来源于普氏粪杆菌的囊泡的分布的结果。 图4是在对肝癌患者和正常个体的血液中存在的来源于细菌的囊泡进行了宏基因 组学分析之后,比较来源于普氏粪杆菌的囊泡的分布的结果。 图5是在对胰腺癌患者和正常个体的血液中存在的来源于细菌的囊泡进行了宏基 因组学分析之后,比较来源于普氏粪杆菌的囊泡的分布的结果。 图6是在对胆管癌患者和正常个体的血液中存在的来源于细菌的囊泡进行了宏基 因组学分析之后,比较来源于普氏粪杆菌的囊泡的分布的结果。 图7是在对卵巢癌患者和正常个体的血液中存在的来源于细菌的囊泡进行了宏基 因组学分析之后,比较来源于普氏粪杆菌的囊泡的分布的结果。 图8是在对膀胱癌患者和正常个体的血液中存在的来源于细菌的囊泡进行了宏基 因组学分析之后,比较来源于普氏粪杆菌的囊泡的分布的结果。 图9是在对淋巴瘤患者和正常个体的血液中存在的来源于细菌的囊泡进行了宏基 因组学分析之后,比较来源于普氏粪杆菌的囊泡的分布的结果。 图10是在对心肌梗塞患者和正常个体的血液中存在的来源于细菌的囊泡进行了 宏基因组学分析之后,比较来源于普氏粪杆菌的囊泡的分布的结果。 图11是在对心房颤动患者和正常个体的血液中存在的来源于细菌的囊泡进行了 宏基因组学分析之后,比较来源于普氏粪杆菌的囊泡的分布的结果。 图12是在对帕金森氏病患者和正常个体的尿液中存在的来源于细菌的囊泡进行 了宏基因组学分析之后,比较来源于普氏粪杆菌的囊泡的分布的结果。 图13A和13B显示了通过用各种浓度的来源于普氏粪杆菌的囊泡处理巨噬细胞而 导致的炎症介质的分泌与通过用诸如大肠杆菌囊泡(E.coli  EVs)之类的病原囊泡处理巨 噬细胞而导致的炎症介质的分泌的比较的结果以评估来源于普氏粪杆菌的囊泡的炎症诱 导效果。其中,图13A是IL-6分泌的比较结果。图13B是TNF-α分泌的比较结果。 图14A和14B显示了通过在治疗诸如大肠杆菌EV之类的病原囊之前预处理来源于 普氏粪杆菌的囊泡而评估对大肠杆菌EV引起的炎性介质的分泌的作用,以评估来源于普氏 粪杆菌的囊泡的抗炎和免疫调节作用的结果。其中图14A是IL-6分泌的比较。图14B是TNF-α 分泌的比较。
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