近十年前，俄勒岡大學的研究生Jennifer Hampton Hill有了一個偶然的發現：一種由腸道細菌產生的蛋白質能觸發製造胰島素的細胞分裂。這種蛋白質是1型糖尿病生物學基礎的一個重要線索，1型糖尿病是一種自身免疫性疾病，胰腺無法產生胰島素。
如果科學家們能夠弄清楚這種被稱為BefA的蛋白質是如何工作的，他們也許能夠以治療的方式刺激β細胞的生產。
作為猶他大學的博士後研究人員，Hill繼續研究這種被稱為BefA的蛋白質。此外，UO的Karen Guillemin實驗室也繼續研究BefA。與其他同事一起，他們現在已經收集了對BefA的功能和其產生原因的新認識。
這些發現具有"重要而深遠的意義"，Guillemin說。"如果我們了解BefA是如何工作的，它可以為我們提供一種治療性地刺激β細胞生產的方法。有一天，這可能會導致對1型糖尿病的治療，這影響了全世界數百萬人。
研究人員的發現最近發表在《細胞代謝》雜誌上。
身體需要胰島素來控制血糖，但只有某種被稱為β細胞的胰腺細胞能夠產生胰島素。此外，β細胞只在兒童早期發育的短暫時間窗口內複製和增加數量。在1型糖尿病患者中，免疫系統會攻擊β細胞，減少它們的數量並限制可產生的胰島素數量。
免疫發展微生物組的刺激有助於適當地培訓免疫系統，避免被自身免疫攻擊。Guillemin團隊的研究指出了微生物組的另一個作用。在發育早期，它刺激了β細胞群的生長，作為保護性緩衝，防止以後被自身免疫攻擊耗盡。
Hill說："β細胞數量的增長"是在腸道內微生物群落多樣化的同時發生的。糖尿病的一個特徵是患糖尿病的孩子往往有一個不太多樣化的腸道微生物群。有可能他們缺少一些製造BefA的細菌。"
在他們最近的論文中，Hill、Guillemin和他們的同事對BefA進行了更深入的研究。他們拍攝了BefA結構的詳細圖像，以確定其與細胞膜互動的部分。然後，通過在斑馬魚、小鼠和培養的細胞中進行的一系列實驗，研究人員勾勒出了BefA的功能圖。
研究表明，BefA可以破壞許多種細胞的膜，包括細菌和動物的膜。腸道細菌會攻擊競爭性細菌，但出乎意料的是，他們還發現，BefA對胰島素生產細胞的膜的攻擊引發了這些細胞的繁殖。
這一發現表明，腸道中的細菌戰可以對身體產生附帶的有益影響，在整個生命周期中提高能夠製造胰島素的細胞數量。
研究小組還測試了BefA的一個變異版本，該版本被修改為不能與細胞膜發生衝突，該版本的蛋白質沒有影響到β細胞的生產，進一步表明膜損傷正在驅動BefA的作用。
Hill說："在發育生物學中還有其他例子，在膜上打洞是刺激發育的關鍵，"但研究人員還不清楚這裡的損傷是如何引發細胞複製的。而且他們不知道為什麼實際上可以改變許多種細胞的膜的BefA，會如此特別地針對β細胞。
Hill說："我們認為β細胞有一些特別之處，它們可能對導致膜通透性的線索高度敏感，做出反應。它們是整個身體中唯一能夠分泌胰島素的細胞類型--它們是高度重要的。"
Hill因其在BefA方面的工作而獲得了今年的NOSTER & Science微生物組獎。該年度獎項頒發給對微生物組研究有新的理解並能影響人類健康的早期職業科學家。
"微生物組在教育免疫系統方面發揮了作用。如果你沒有這種教育，免疫系統可能會過度反應，"Guillemin說。"我們認為這裡還有另一層含義--如果你沒有發展出一個對抗未來破壞的β細胞庫，你就會有更多患1型糖尿病的風險。而一個健康、多樣化的微生物群在建立該細胞群方面發揮著關鍵作用。
在未來，Guillemin的團隊設想了該發現可能的治療應用。例如，用產生BefA的細菌主動強化高危嬰兒的微生物組，可以防止他們以後患上1型糖尿病。