一种活泼瘤胃球菌及其应用

本发明涉及微生物，具体涉及一种活泼瘤胃球菌及其应用。

背景技术：

1、肠道是人体与外界环境接触最为密切的器官之一，环境微生物主要通过饮食等方式进入肠道与宿主形成共生。经研究发现，肠道中微生物的数量是人体细胞的10倍，基因数量也是人体自身的数百倍。因此肠道微生物被称为人体最大的“器官”，而肠道微生物基因组也被称为“人类的第二基因组”。根据目前微生物的定义和分类，人类肠道共生有约5000种微生物。关于如此重要的肠道微生物，人们对其仍旧知之甚少，其中一半以上的微生物无法通过纯培养获得单一菌株。因此难以研究这些微生物在宿主体内的功能，探索其与宿主之间的相互作用机制，进而对其进行有效的利用。

2、除此之外，肠道也是人体重要的免疫器官。在肠道组织中驻留着许许多多免疫细胞，包括巨噬细胞，dc细胞，中性粒细胞等髓系细胞，以及固有淋巴细胞，t/b细胞和nk细胞等淋巴细胞。由于肠道中的微生物和免疫细胞密切接触，因此二者之间存在紧密的联系。微生物能够通过自身的表面抗原，产生的代谢物以及改变组织微环境进而影响免疫细胞的发育分化，以及基因表达，最终改变免疫细胞功能，影响宿主的免疫激活以及免疫监视功能。

3、肠道微生物和人体各类疾病息息相关，其中结肠癌症的发生和肠道微生物密不可分。根据调查，结肠癌是死亡率第三高的癌症，每年确诊和死亡人员均较多。然而目前人类还未找到有效的治疗手段。目前治疗结肠癌主要还是通过放疗，手术切除，化疗和免疫治疗等方式。然而放疗和手术切除对病人身体伤害大，会引起严重副作用，导致患者身虚弱。而长期的化疗会导致肿瘤细胞出现耐药，或者部分患者对药物不敏感，所以收效甚微。免疫疗法对于某类肿瘤和某些癌症患者可能是一种有效的治疗方法，能够利用免疫系统，增加毒性t细胞的杀伤功能，进而有效的抑制肿瘤。目前主要有靶向毒性t淋巴细胞相关抗原4(ctla-4)，程序性细胞死亡蛋白1(pd-1)及其配体(pd-l1)的一些治疗。在黑色素瘤，肾细胞癌和非小细胞肺癌症中取得不错的效果。然而，其他癌症(包括结肠癌)对免疫靶向治疗响应较差，而且不同个体之间治疗响应程度差异明显。为了提高治疗效果，需要进一步的研究其潜在的影响因素。

4、根据报道，结肠癌好发于远端结肠，明显受到遗传因素，饮食和生活方式影响。除此之外，长期的肠道炎症也会增加癌症发生几率。以上的这些因素都会引起肠道微生物的明显改变。高碳水饮食会导致厚壁菌门和放线菌门微生物增加，而抗性淀粉摄入和毛螺菌科微生物增加息息相关，这些微生物的变化会有利于维持肠道稳态，保持宿主健康。而高蛋白和高脂肪饮食会引起拟杆菌属微生物增加，导致肠道微生物多样性降低。肠道微生物多样性的降低，会引起肠道免疫低下，引起肠道炎症，不利于宿主健康。此外，之前的研究中发现，结直肠癌的发生发展伴随着菌群的改变，结直肠癌病人肠道微生物和健康人对比明显降低，受到肠道菌群影响十分明显，因此一系列的研究围绕了促进结直肠肿瘤的相关菌群的筛选、鉴定和功能研究展开。研究发现，具核梭杆菌(fusobacterium nucleatum,fn)能够促进结直肠癌的发生。通过抑制免疫细胞的激活，促进髓系细胞浸润，调节细胞自噬以及促进肿瘤细胞增殖，具核梭杆菌在肠道中的富集加快了肿瘤细胞的恶化和转移。近期研究发现的厌氧消化链球菌(peptostreptococcus anaerobius,pa)能够有选择性地粘附在结直肠上皮细胞，促进细胞增殖并通过激活nf-kb并促进炎症和肿瘤发展。而肿瘤细胞内链球菌、乳杆菌、葡萄球菌会增加癌细胞的转移。肠道微生物不仅会促进肿瘤的发生和转移，也会影响治疗的效果。bifidobacterium pseudolongum,lactobacillus johnsonii和olsenella species能够影响免疫治疗反应。表达特定胞苷脱氨酶(cdd)的细菌会增加病人对化疗的耐药性，抗生素处理能够明显提升化疗效果。

5、除了促进结直肠癌的发生和发展，肠道共生菌中也存在抑制肿瘤发生的益生菌，但现有研究尚浅。有研究显示假长双歧杆菌(bifidobacterium pseudolongum)和约氏乳杆菌(lactobacillus johnsonii)能够促进肿瘤免疫治疗效果。嗜粘蛋白艾克曼菌(akkermansia muciniphila)能够抑制结直肠癌的发生和发展，通过促进毒性t细胞的数量，抑制pd-1表达，提高t细胞活性，进而对结直肠癌起到抑制作用。瘤胃球菌属微生物在近几年的研究中被发现具有潜在的益生菌价值。有些能够将降低肠道炎症的发生，有些能产生熊脱氧胆酸(udca)，保护肠道屏障完整。然而在肠道组织中瘤胃球菌属细菌是否参与了肠癌发生发展的调控过程，具体调控肿瘤微环境的免疫和代谢过程尚未被揭示。

6、除此之外，结直肠癌肿瘤微环境中的代谢产物是影响肿瘤发生发展的关键，促癌细菌可以通过产生的多种代谢产物(如：硫化氢、仲胆汁酸、多胺等物质)促进肿瘤发展。肿瘤细胞自身产生的代谢物质同样也会抑制肿瘤免疫监视细胞的功能，从而促进肿瘤的发生发展。瘤胃球菌微生物如何调控结直肠癌肿瘤微环境中的代谢产物，如何调控肿瘤免疫监视的关键免疫细胞类型，以及潜在的调控肿瘤组织微环境的具体菌株和功能有待进一步的研究和鉴定。

7、目前为了增加结直肠癌治疗效果以及减缓疾病进程，临床上会采用粪菌移植的方式，将健康人的肠道微生物定植癌症病人肠道中。粪菌移植后部分病人化疗，放疗以及免疫治疗的效果更佳。

8、然而健康人的粪便中含有大量未知的微生物以及人体代谢物，将粪便微生物进行体内移植，会增加致病机率，或给患者带来其他不良的后果。健康人粪便收集、保藏和质控较为困难，且存在污染的风险。除此之外，粪菌移植的成分复杂，有效成分难以探究，移植后可能会有副作用。为了减少粪菌移植带来的致病风险，最好为宿主移植特定益生微生物，减少宿主二次感染的可能。同时，还能减少粪菌移植给人体带来的代谢废物。基于此，也有必要不断研究发现新的可治疗结直肠癌的益生菌。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新的可抑制结直肠癌肿瘤发生发展的有益菌，从而为肠道癌症的治疗提供新的方法。

2、本发明通过对比结肠正常组织和肿瘤组织的菌群差异，筛选分离到了一株在结肠正常组织中富集的肠道共生菌——活泼瘤胃球菌(ruminococcus gnavus)ws29149，该种共生菌为毛螺菌科的微生物，菌种名称为ruminococcus gnavus。该种菌为厌氧革兰氏阳性菌，本发明对其抗肿瘤功能(抑制肿瘤的功能以及对肿瘤微环境的免疫和代谢途径的调控作用)进行了进一步鉴定。通过小鼠皮下瘤实验和aom/dss诱导小鼠结肠癌模型，对ruminococcus gnavus ws29149的抗肿瘤作用进行了鉴定。通过小鼠皮下瘤瘤内注射和灌胃实验，分析肿瘤组织中代谢物和免疫细胞的变化，发现其能够抑制野生型小鼠结肠癌肿瘤生长和发展，激活免疫细胞的抗肿瘤免疫监视功能。

3、具体地，本发明研究发现ruminococcus gnavus ws29149能够提高肿瘤中cd8+t细胞活性，进而限制肿瘤的发生和发展。其主要是通过降解肿瘤微环境中溶血甘油磷脂类化合物，进而提高cd8+t细胞的活性。可以通过降解溶血甘油磷脂类化合物，促进肿瘤微环境中的免疫细胞活性，抑制结直肠癌的发生发展。

4、为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

5、本发明提供的活泼瘤胃球菌(ruminococcus gnavus)ws29149，该菌株于2022年11月22日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称cgmcc，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101)，分类命名为ruminococcus gnavus，保藏编号为cgmcc no.40452。

6、进一步地，本发明还提供含有上述活泼瘤胃球菌(ruminococcus gnavus)ws29149和/或其发酵产物的菌剂。

7、本发明所述的菌剂可以为液体菌剂或固体菌剂，可采用常规技术手段、加入微生物制剂领域允许的辅料制备得到。

8、本发明证明了ruminococcus gnavus ws29149具有抑制结直肠癌肿瘤发生发展的重要功能。通过不同的小鼠模型，流式，转录组和代谢组测序等技术，首次证明了结肠肿瘤中溶血甘油磷脂类化合物会抑制cd8+t细胞活性，促进结直肠癌的发展。而ruminococcusgnavus ws29149能够分解该类代谢物，增加肿瘤中cd8+t细胞活性，抑制肿瘤的发生发展。证明了ruminococcus gnavus ws29149，cd8+t细胞和溶血甘油磷脂三者之间的关系。通过给予结直肠癌病人定植大量的益生菌ruminococcus gnavus ws29149，降低肿瘤中有害物质溶血甘油磷脂的含量，增加cd8+t细胞活性，进而抑制肿瘤的发生发展。

9、进而本发明还提供了上述活泼瘤胃球菌(ruminococcus gnavus)ws29149，或菌剂在以下任一方面的应用：

10、(1)制备减少结直肠癌肿瘤数量的药品；

11、(2)制备减小结直肠癌肿瘤体积的药品；

12、(3)制备可降解肿瘤内的甘油磷脂的药品；

13、(4)制备可激活肿瘤中cd8+t细胞功能的药品；

14、(5)制备增强抗肿瘤免疫作用的药品；

15、(6)制备治疗结直肠癌产品。

16、本发明中，所述肿瘤为结直肠癌。

17、以及，含有上述活泼瘤胃球菌(ruminococcus gnavus)ws29149和/或其发酵产物的药品。

18、本发明所述的药品可含有制药领域公知的辅料，并以可起治疗效果的剂量进行施用。

19、本发明的有益效果在于：

20、本发明提供了一株活泼瘤胃球菌ruminococcus gnavus ws29149，其可用于结肠癌肿瘤治疗。通过单一定植这株菌进行治疗，能够减少传统治疗时，粪菌移植的未知微生物以及人体代谢废物进入人体，避免对机体造成伤害和导致并发症。通过富集培养，可以获得大量的该菌株，能够避免正常人粪便收取和质控困难的问题，进行体内定植可获得比粪菌移植更佳的治疗效果。且可通过口服方式给人体定植，减少粪菌移植给病人带来的痛苦。