对话西湖大学陶亮：首次揭示超毒力艰难梭菌外毒素B肠道受体，开辟艰难梭菌相关性腹泻治、检、研新范式

北京时间2022年3月17日，西湖大学生命科学学院陶亮团队与施一公团队合作，在《细胞》（Cell）上发表了题为《TFPI is a colonic crypt receptor for TcdB from hypervirulent clade 2 C. difficile》的最新研究成果。

论文截图

研究发现，超毒力分支艰难梭菌外毒素B在宿主中与病理发生相关的受体是组织因子途径抑制物（TFPI）。该研究为理解超毒力分支艰难梭菌感染的致病机制、梭菌大毒素的进化和工作方式提供了科学理论支撑。同时，也为此类感染疾病的预防，以及治疗新方式的发现提供了重要的理论依据，间接推动了毒理学、病理学，以及流行病学的发展。

艰难梭菌作为一种普遍存在于人类生存环境中的革兰氏阳性厌氧芽孢杆菌，是引起院内肠道感染，尤其是伪膜性肠炎等相关疾病的重要病原体之一。据不完全统计，临床上约15%-25%的抗菌药物相关性腹泻、50%-75%的抗菌药物相关性结肠炎和95%-100%的伪膜性肠炎是由艰难梭菌所导致。但在中国，各领域对于艰难梭菌感染的认识尚且不足。

陶亮博士从2013年便开始了对艰难梭菌如何入侵人体并致病展开了研究。历时9年，再次取得重大突破，找到了超毒力分支艰难梭菌外毒素B在宿主中与病理发生的相关受体。那么陶亮团队究竟是如何找到病理发生相关受体突破口？面对科学研究中棘手的问题又是如何逐步攻破？如何权衡基础研究与成果转化之间的关系？从一项科研成果到成果转化需要注意什么？

此次，动脉橙果局与西湖大学生命科学学院陶亮教授进行了一场对话。陶亮教授分享了诸多与科学研究、成果转化相关有价值的观点。我们把其所给出的诸多经验总结、看法进行了整理与总结，并试图去回答以上问题。

以下，Enjoy：

艰难梭菌是引起院内肠道感染的主要因素。在美国每年约有50万例病例和1.5万死亡病例。在欧美国家，对于艰难梭菌的关注度与需求度是比较高的。

而我本来的研究方向就是病原菌和宿主的互相作用方式。2013年到哈佛医学院做研究的时候，我们实验室的重点研究方向是细菌毒素，艰难梭菌便是一个以细菌毒素为主要武器的致病菌。多重因素影响下，我选择了艰难梭菌作为重要的研究课题进行深入研究，走到现在已经是第九年了。因此，在做这项研究前是基于社会需求，并有一个初步的知识和经验积累。

从研究本身来讲，受体是决定宿主组织器官和细胞对某一病原体是否敏感的决定性因子，很多时候也是病理表征区别的决定性因子，因此揭示病原体的宿主受体是理解感染疾病致病机制的关键。对于C. difficile感染来说，由于其致病依赖于毒素TcdB，因此找到TcdB的宿主受体是理解C. difficile感染机制的关键。

艰难梭菌它有5个主要进化分支，包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型，其中Ⅱ型分支由于其强致病性又被称为超毒力分支。TcdB是艰难梭菌的主要毒力因子，分支Ⅱ菌株专门表达两种TcdB变体（TcdB2和TcdB4），它们与经典TcdB使用的受体不同。我们对TcdB4进行了CRISPR/Cas9筛查，并确定了组织因子途径抑制剂（TFPI）是其受体。同时，我们用冷冻电镜确定了TcdB4合TFPI的复合物结构，定义了TcdB的常见受体结合区域。

TcdB变体分为两类：一类识别Frizzled（FZD），另一类识别TFPI。TFPI在肠腺中高度表达，重组TFPI保护结肠上皮免受TcdB2/4的伤害。这些发现将TFPI确立为艰难分支Ⅱ C. difficile TcdB的结肠隐窝受体，并揭示了艰难梭菌感染的致病新机制。

图像示意

当然每项科学研究中都会存在一些难点，但对我而言最难的部分是无法得知问题的解在何处的时候。

项目尚处早期的时候，你需要说服自己研究这个方向，并相信这个方向是能够被攻克的，这个时候其实是最难的。到了研究中后期，逐渐摸清了方向，找到了解决方法，其实已经没那么难了。你只需要秉持信念，相信自己一定能够解决这个问题，然后尽一切努力去达成你的目标。策略方法很多样，但有信念并坚持最重要。

所以，首先心态要摆好。要做好早期研究做大量尝试性、探索性工作的准备。因为出错是科学研究过程中非常正常的一件事，试错是不可避免的，科学研究就是在无数次尝试中找到正确答案的过程。

其次，灵活且正确地选择研究方法。我们会结合各种前沿的科学研究方法，同时结合我们的实际情况进行摸索，进一步调整我们的策略。而不是不管这条路走不走得通，就一条路走到底。

最后，积极尝试新事物、新技术，同时注重对交叉学科的探索。我们课题组团队成员就由生物信息学、细胞和分子生物学、动物研究、病理学等学科相关研究人员及专家组成。大家各有所长，能够提供许多idea，也可以相互学习。未来，我们还希望团队成员所覆盖领域可以更广，包括生物制药、人工智能等领域。

艰难梭菌相关性腹泻是一种病程较长且易复发的疾病，若治疗不当还会引起中毒性巨结肠、脓毒血症等危及生命的并发症。目前，中国CDAD（艰难梭菌相关性腹泻）指南推荐的治疗策略有甲硝唑、万古霉素和粪菌移植。我们对艰难梭菌致病机制的研究，能够在一定程度上为流行病学、毒理学、病理学等发展提供推力。对于业界而言，当有基础研究作为支撑，面对艰难梭菌所引起的相关疾病则可以更为有的放矢地进行治疗方法探索。

比如我们研究了TcdB（艰难梭菌主要毒力因子）的受体，以及受体与之的结合方式，就可以针对靶位、结合界面等去设计各类药物，包括抗体、疫苗、免疫分子等等。这是非常定向、清晰、且有的放矢地对疾病治疗方法进行设计的过程。

另外站在临床角度来看，任何一种病原体的检测都不是面对均一个体，而是一个种群。只有理解致病菌的种群分布和时空因素，找准致病因子，才精准地对致病菌进行检测、分类，对患者进行针对性治疗。这对于微生物疾病的检测，以及诊断等等都会带来帮助。

例如艰难梭菌含有的毒素B亚型就有8个，不同毒素亚型引发的病症会有一定区别。有的会引发更严重的炎症，有的则会导致腹泻或者水肿的情况出现。我们这次在《Cell》上发表的文章中重点讲了毒素B亚型2和4的的人体入侵途径。有了这项研究支撑，在临床检测中就能够更精准地对疾病进行检测。接下来，我们还将以此研究为基础开发针对不同亚型致病因素的检测方式，并探索更多转化项目。

所以回到问题本身，我认为基础研究是科研转化的基石。无论是成果转化，还是临床治疗都是以基础研究的理论依据出发的。基础研究向外延伸就是包括临床治疗方式、预防检测措施等等在内的各种转化项目。

市场转化可能更加看重它实际解决当下问题的能力，而基础研究很多时候是面对问题本质展开持续探索。有的项目基础研究和项目转化之间联系会比较紧密，那么这些项目我们一般认为是容易产生转化应用的。有些研究项目可能真的需要更长时间去实现成果的转化，但这并不意味着这项研究不重要，因为基础研究本身就是一件极有价值的事。

所以，我认为首先应该按照不同的研究项目辩证地看待基础研究和成果转化之间的距离，而不是一刀切地去理解。

另外，对单个问题一拥而上、对某些项目追逐过热，以及对耗费时间较长但具有创新性项目拒绝等情况，也是成果转化和科研创新之间需要注意的问题，这会在一定程度上造成市场资源浪费。

对于科学研究应以逻辑思考为出发点，以更加理性的态度去看待。而不是完全盲目地追逐，或是从激情、感性的角度去看待。如此，便可以在一定程度上避免或者说减少这种情况的出现。就目前情况来看，我认为中国的市场正在慢慢趋于成熟。