我们的免疫系统必须识别出一种具有潜在危险的微生物,然后才会对其做出威胁反应。为了做到这一点,细胞使用特殊的模式识别受体,根据特定的分子结构广泛地识别微生物的种类。

这些标志性结构之一是脂多糖(LPS),一长链糖固定在许多细胞膜细菌类型.许多研究人员认为,我们的身体可以识别任何微生物产生的LPS,除了少数经过专门进化以逃避免疫检测的病原体。但一项新的研究表明,有一些深海细菌菌株的脂多糖对我们细胞的模式识别受体基本上是不可见的。

2017年,一组科学家乘坐施密特海洋研究所的研究船起航Falkor菲尼克斯群岛保护区(PIPA)位于基里巴斯,是地球上最大的海洋保护区之一,位于太平洋中部。作为探索这一基本未受影响的生态系统的一部分,研究人员从海洋表面以下3000米(近两英里)深处收集了细菌。他们在机载实验室中培养了50株菌株,并在培养皿中分别接触人类和小鼠的免疫细胞。免疫细胞识别了一些新菌株上的LPS,并以它们对无处不在的细菌的方式做出反应大肠杆菌。但是80%的深海细菌菌株完全不能被两个lps检测模式识别受体中的一个或两个识别。

“我认为这篇论文非常令人兴奋,”宾夕法尼亚大学免疫学家Sunny Shin说,他没有参与这项研究。她指出,这些发现与普遍认为这些受体可以识别任何外来微生物的认识相违背。相反,这项研究发表了科学免疫学这表明模式识别受体已经进化到只能可靠地检测在熟悉环境中发现的微生物。

“我们的免疫系统当然需要检测我们去星巴克时看到的每一种微生物,”波士顿儿童医院的免疫学家乔纳森·卡根说,他是这项研究的合著者。但显然,它至少没有检测到一些生活在我们永远不会自然遇到的环境中的微生物。

这是否意味着我们需要担心深海微生物会超过我们的免疫系统?可能不会。首先,在寒冷、黑暗的深海咸味中繁殖的细菌不太可能在我们温暖的身体中繁殖。免疫系统还有许多其他机制来感知入侵细菌。

然而,这项研究可能会带来有趣的临床应用。研究人员长期以来一直考虑在疫苗中加入脂多糖,以帮助启动免疫系统,但它会导致如此强烈的免疫反应,这可能是危险的。尽管菲尼克斯群岛的深海细菌大多数都有LPS变种,但没有引起反应,有些则引起了温和的反应。卡根说,这些新的LPS分子可能会被用作一个“刻度盘”,让癌症疫苗研究人员微调免疫反应,而不是仅仅在0和10之间切换。

深海并不是免疫学研究的传统场所。这项研究产生于卡根、实验室成员安娜·戈蒂耶和海洋生态学家兰迪·罗特扬(PIPA的联合首席科学家)之间的独特合作。罗特扬曾计划进行一次探险,她邀请戈捷沿路收集深海细菌,并对其特征进行描述。

罗特扬说,研究人员正计划明年夏天对PIPA进行另一次跨学科考察,以调查更有针对性的问题,包括原生深海生物(如珊瑚)如何对它们的细菌邻居做出反应。但她补充说,该团队对惊喜持开放态度:“这就是基础研究的美妙之处——你永远不知道它会走向何方。”