基于CRISPR/Cas9全基因文库技术筛选幽门螺杆菌侵袭的宿主关键基因

Helicobacter pylori (H. pylori) is a pathogenic bacterium with a high infection rate worldwide. It is recognized as the major risk factor for several gastrointestinal diseases, including gastritis, peptic ulcer and gastric cancer. Eradication of the bacterium is considered as the effective approach for prevention of these disorders. In the previous work, we firstly confirmed by human, animal and cell models that a big proportion of H. pylori can be internalized and sequestered in disarmed autophagosomes, therefore to avoid attack from immune system and antibiotic treatment, leading to a persistent infection. In this study, we performed a genome-wide screen study based on CRISPR technology to identify the specific host dependency factors essential for H. pylori invasion, and the related adhesins. Our work will firstly describe a detailed map regarding H. pylori invading into human gastric epithelial cells, and provide evidences for elucidation of the pathogenesis of this bacterium, as well as offering new insights into the development of novel antimicrobial agents.

幽门螺杆菌是世界上感染率最高的几种致病菌之一，它一直被公认是多种消化道疾病，包括慢性活动性胃炎，消化性溃疡，甚至胃癌的主要治病因素，而根除该细菌是防治这些疾病的重要举措。我们在前期研究中首次通过人体，动物及细胞模型证实该细菌在感染过程中会有相当一部分侵入到细胞内部，“藏匿”于失去功能的自噬体内，从而避免被免疫系统和抗生素清除，造成持续性感染。本研究我们利用基于CRISPR/Cas9系统的全基因文库技术筛选与幽门螺杆菌侵袭相关的宿主关键基因，并鉴定与宿主受体特异性结合的细菌黏附素蛋白。本研究将首次描绘该细菌对人胃上皮细胞侵袭过程的详细图谱，为充分阐明该细菌的致病机理提供充实的依据，并为开发新型抗菌药物提供新的思路。

幽门螺杆菌是世界上感染率最高的致病菌之一，一直被公认是多种消化道疾病的主要致病因素。根除该细菌是防治疾病的重要举措。前期研究中，我们证实幽门螺杆菌在感染过程中会有相当一部分侵入到胃上皮细胞内，“藏匿”于失去功能的自噬体内，从而避免被免疫系统和抗生素清除，造成持续性感染。本研究我们旨在鉴定介导幽门螺杆菌对胃上皮细胞侵袭的膜受体，以及与膜受体特异性结合的幽门螺杆菌表面膜蛋白，并阐明调控这一过程的分子机理。通过本项研究，我们鉴定出OLR1蛋白作为胃上皮细胞膜上的受体与幽门螺杆菌特异性结合，并介导其侵袭过程。靶向阻断OLR1受体的表达可显著增强幽门螺杆菌在胃上皮细胞内的定植。我们通过MeRIP-Seq测序及相关验证分析发现，OLR1受体是WTAP的下游靶基因，受WTAP直接调控。幽门螺杆菌感染导致宿主细胞内METTL3、METTL14和WTAP等甲基转移酶的水平发生上调，从而提高宿主m6A修饰的水平。WTAP通过促进自噬体与溶酶体的融合过程而增强宿主细胞清除感染的幽门螺杆菌。因此，m6A修饰是宿主细胞抵抗幽门螺杆菌感染的一种自我防御机制，而OLR1在其中发挥重要作用。我们进一步通过蛋白质银染联合质谱实验发现，Catalase可能作为幽门螺杆菌膜表面配体与OLR1特异性结合而介导侵袭过程。相关结果还需要进一步验证。综上，通过本项目我们基本阐明了幽门螺杆菌对胃上皮细胞侵袭的过程及相关分子机理。研究结果将为充分阐明该细菌的致病机理提供充实的依据，并为开发新型抗菌药物提供新的思路。