利用微陣列探討speG基因對鼠傷寒沙門氏菌及在體外M細胞模式中人類腸道上皮與B淋巴球細胞之全局性調控

在本人於劍橋進行的前驅研究中，利用轉座子插入位置定序技術 (Transposon Directed Insertion-site Sequencing, TraDIS)發現了一個與沙門氏菌在人類上皮細胞內複製 有關的新致病基因 speG。吾人對此基因在沙門氏菌與被感染宿主的角色所知不多，至 目前為止對於此基因所轉譯之蛋白質 (spermidine/spermine-N1-acetyltransferase) 與它在 多胺 (polyamine) 代謝的關聯之認知，大多來自於對大腸桿菌 (E. coli) 及志賀氏桿菌 (Shigella) 的研究。因此，針對沙門氏菌的 speG 基因的表現型和臨床意義值得進一步探 討。 小腸的 M 細胞，是腸道黏膜免疫系統中一種能擷取抗原的特殊分化細胞，可被沙 門氏菌或其他病原做為入侵的途徑。M 細胞有其特徵，在細胞型態上可見表面微絨毛稀 疏不規則，在底部細胞質內陷宛如口袋可使免疫細胞停泊，在功能上可使表面的微粒穿 越細胞傳給在細胞口袋中的免疫細胞。迄今已發展出在體外培養的 M 細胞模式，利用 雙層細胞培養皿先培養人類腸道表皮細胞 (Caco-2 cells) 14 天，緊接著在底層和 B 淋巴 球 (Raji B cells) 共同培養 4-6 天。藉此模式可用來研究沙門氏菌與人類 M 細胞/B 細胞 的交互作用。 微陣列(Microarray) 是研究各種不同細胞所有基因轉錄體 (transcriptome) 的強大 工具。微陣列能擴大對探討 speG 基因特性之範疇，除了對此基因自己在沙門氏菌中的 表現型外，更能全面了解在該細菌和被感染宿主細胞中其他與 speG 基因有牽連的基因/ 代謝途徑之表現。迄今，尚未有系統性探討沙門氏菌及被感染宿主細胞 (M 細胞/B 細胞) 之相互對話的研究進行。 總之，本研究利用人類腸道表皮細胞/B 淋巴球 (Caco-2/Raji B cells) 共同培養的模 式，設計出以全方位探討 speG 基因對沙門氏菌、實驗室中被感染 M 細胞、以免疫反應 B 細胞所有基因調控之情況。此研究為這個有潛力作為口服疫苗載體或標靶治療載體的 speG 減毒突變株，提供了更詳細的資訊。根據所得關於與此基因相關聯之代謝途徑的資 訊，可幫助以電腦協助藥物設計進一步發展新的可抑制沙門氏菌在細胞內複製的抗生 素，及抑制該菌在宿主細胞內發病機轉之專一性拮抗劑。此外，本研究提供了對體外 M 細胞廣泛性的基因調查，可幫助更清楚了解 M 細胞在人類先天性與適應性免疫所扮演的 重要角色。既然 M 細胞是口服疫苗或免疫治療的良好標的，成功建立起體外 M 細胞模 式，將可發展成為在動物試驗及臨床人體試驗前測試新疫苗或藥物的新平台。