一种微生物菌群及其代谢物在肺纤维化检测和/或治疗药物制备中的应用的制作方法

本发明属于生物制药，尤其涉及一种微生物菌群及其代谢物在肺纤维化检测和/或治疗药物制备中的应用。

背景技术：

1、肺纤维化(pf)是一种慢性和致命的间质性肺疾病，以限制性功能性通气障碍、低氧血症、慢性进行性肺纤维化为特征。pf最常见的类型是特发性纤维化(ipf)，其原因尚不清楚。既往研究表明，ipf的发病率和患病率随着年龄增加而增长，预计生存期为3～4年。pf是由于肺泡上皮细胞的重复损伤而发生，这触发先天性和适应性免疫系统来恢复受损组织。炎症介质的促纤维化因子能够激活血管和肌成纤维细胞，产生ecm。而纤维化触发因素导致炎症反应加重，导致伤口愈合异常，组织损伤、ecm过度沉积和肺部瘢痕形成，气体交换功能障碍，导致呼吸衰竭和死亡。

2、pf的病因有很多。一些已知原因包括外源性因素，例如长期的职业和环境毒素，包括石棉，二氧化硅，煤尘等。其中过度暴露二氧化硅引起的矽肺病是已知最古老的肺部疾病之一，据报道2019年全球约有1.29万人死亡。此外，许多药物也可导致肺纤维化的发生和发展，包括微生物药物、放射治疗、化疗药物以及抗生素等。bleomycin(blm)是多种肿瘤的抗肿瘤抗生素，blm毒性主要发生在肺、皮肤和黏膜器官，其中pf是blm常见的副作用。尽管目前关于肺纤维化机制的研究有很多，但仍有许多细节不明确，因此目前还没有有效的药物或令人满意的治疗方法。

3、人体中含有多种微生物，包括细菌、真菌、病毒和原生动物等，其中大部分存在于肠胃道中。这些定植于宿主肠道中的微生物群落被称为肠道微生物。近年来，随着对微生物组和代谢组的深入分析，人们逐渐发现肠道微生物组和代谢物可以影响局部肠道和远处器官(脑、心、肺、肝、胰腺)的功能。此外，一些疾病的发生也会引起肠道菌群种类和数量的改变，反映了肠道与远端器官之间的密切联系和双向作用。虽然之前有报道表明了“肠-肺轴”在哮喘、肺癌和急性肺损伤等多种肺部疾病的作用，但肺纤维化与肠道菌群的关联还不明确。因此，通过阐明pf中肠道微生物群的变化可能为pf的治疗提供潜在的治疗策略。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微生物菌群及其代谢物在肺纤维化检测和/或治疗药物制备中的应用。本发明通过建立博来霉素和二氧化硅诱导的两种pf模型探究pf中肠道微生物群和代谢物的差异变化，发现了具有代表性的差异微生物lachnospiraceae_nk4a136_group、alloprevotella以及关联的代谢物l-tryptophan在博来霉素和二氧化硅诱导的pf中均上调。此外，发现了l-tryptophan能够促进体内、外肺纤维化的进展，这可能是通过mtor/s6信号通路进行的。这些结果为“肠-肺轴”在pf中的作用提供了依据，并为pf提供了潜在的治疗策略。

2、为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、本发明的目的之一是提供了一种微生物菌群在肺纤维化检测和/或治疗药物制备中的应用，所述微生物菌群为lachnospiraceae_nk4a136_group、alloprevotella、clostridia_ucg-014以及alistipes中的任意一种或几种。

4、优选的，所述微生物菌群为lachnospiraceae_nk4a136_group和/或alloprevotella。

5、本发明的目的之二是提供了一种微生物菌群代谢物在肺纤维化检测和/或治疗药物制备中的应用，所述微生物菌群代谢物为lachnospiraceae_nk4a136_group和/或alloprevotella的代谢物。

6、优选的，所述微生物菌群代谢物为l-tryptophan。

7、与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

8、(1)本发明分别采用blm和silica诱导两种pf模型进行探究。在成功诱导小鼠pf模型后，通过16s rrna基因测序和非靶向代谢组学揭示pf小鼠的肠道微生物群和血清和肺组织代谢物的变化。对小鼠肠道微生物中丰度top10的肠菌进行了分析发现，存在4种菌群在三组样本中存在显著性差异——lachnospiraceae_nk4a136_group、alloprevotella、clostridia_ucg-014、alistipes。而非靶向组学筛选发现在血清和肺组织中分别发现，10种和22种显著差异的代谢物，其中l-tryptophan在血清和肺组织中均差异表达。通过肠菌-代谢物关联性分析发现，top10的肠菌中lachnospiraceae_nk4a136_group、allobaculum、alistipes、candidatus_saccharimonas与l-tryptophan水平显著相关。其中lachnospiraceae_nk4a136_group、allobaculum、alistipes为显著差异的肠菌。分析肠菌、代谢物和炎症因子的相关性发现l-tryptophan与lps，il-1β和tnf-α呈正相关。进一步的，本发明使用tgf-β1诱导肺上皮细胞和成纤维细胞建立体外模型，并进行了小鼠实验，结果显示l-tryptophan加重了blm和二氧化硅诱导的pf进展。

9、(2)本发明还通过临床样本进行了验证，得出的结论与上述pf模型中的相符。

10、(3)本发明还寻找了l-tryptophan调节pf的下游机制。结果显示，在tgf-β1诱导的肺泡上皮细胞和成纤维细胞中p-mtor/和p-s6/s6显著增加，表明mtor/s6信号通路被激活，l-tryptophan进一步提高了p-mtor/和p-s6/s6的比值。因此，本发明认为l-tryptophan能够进一步激活tgf-β1诱导的肺泡上皮细胞和成纤维细胞mtor/s6信号通路激活。

技术特征：

1.一种微生物菌群在肺纤维化检测和/或治疗药物制备中的应用，其特征在于，所述微生物菌群为lachnospiraceae_nk4a136_group、alloprevotella、clostridia_ucg-014以及alistipes中的任意一种或几种。

2.根据权利要求1的应用，其特征在于，所述微生物菌群为lachnospiraceae_nk4a136_group和/或alloprevotella。

3.一种微生物菌群代谢物在肺纤维化检测和/或治疗药物制备中的应用，其特征在于，所述微生物菌群代谢物为lachnospiraceae_nk4a136_group和/或alloprevotella的代谢物。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述微生物菌群代谢物为l-tryptophan。

技术总结
本发明提供了一种微生物菌群及其代谢物在肺纤维化检测和/或治疗药物制备中的应用，属于生物制药技术领域。本发明本发明通过建立博来霉素和二氧化硅诱导的两种PF模型探究PF中肠道微生物群和代谢物的差异变化，发现了具有代表性的差异微生物Lachnospiraceae_NK4A136_group、Alloprevotella以及关联的代谢物L‑Tryptophan在博来霉素和二氧化硅诱导的PF中均上调。此外，发现了L‑Tryptophan能够促进体内、外肺纤维化的进展，这可能是通过mTOR/S6信号通路进行的。这些结果为“肠‑肺轴”在PF中的作用提供了依据，并为PF提供了潜在的治疗策略。

技术研发人员：李杰,陈中书,张齐龙,刘红莲,龚成欣,张学钰,杨霞,宗凯仁,林旭,李贡文
受保护的技术使用者：江西省胸科医院（江西省第三人民医院）
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24