科学研究有时候就像福尔摩斯破案，面对看不见摸不着的对手，需要大胆假设，小心求证，外加细致入微的观察。

“艰难梭菌”就是陶亮博士的对手之一。这是一种造成医院和社区感染腹泻及肠炎的重要病原体，近年来在全球各地造成了一系列爆发性感染，被美国疾病预防控制中心列为最高级别威胁的耐药病菌。

陶亮对此跟踪研究了9年。从2013年在哈佛医学院做博士后至今，他一直在研究包括艰难梭菌在内的病原细菌与宿主之间的相互作用。简单说，就是解释艰难梭菌如何入侵人体并致病。

现在，他们有了新的重要发现。

最近，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）在线发表题为“TFPI is a colonic crypt receptor for TcdB from hypervirulent clade 2?C. difficile”的最新研究成果，首次揭示了超毒力分支艰难梭菌毒素B的肠道上皮受体——TFPI蛋白。

这意味着，他们发现了艰难梭菌毒素B入侵人体的新“大门”。

△论文截图

为什么盯上艰难梭菌？

艰难梭菌是一种厌氧的革兰氏阳性细菌，因为分离培养比较困难，所以得名“艰难”。它普遍存在于环境中，包括空气、水、土壤、动物和人类的粪便中。而人体肠道内也是一个它适合定居的场所。

艰难梭菌感染之所以如此严重，抗生素的滥用难辞其咎。当长期使用抗生素，破坏人体正常肠道菌群时，艰难梭菌就会乘虚而入，大量繁殖，引发伪膜性肠炎、腹泻、肠穿孔等多种疾病症状，严重时会威胁生命。

过往研究表明，艰难梭菌有5个主要的进化分支，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”，是近年来在北美、欧洲等地区造成数次爆发性感染的罪魁祸首。

艰难梭菌会产生三种毒素 ：毒素 A、毒素 B 和二元毒素。其中，毒素B（TcdB）是艰难梭菌致病的关键“武器”，而不同分支产生的毒素B，则又分属不同的亚型（以TcdB1、TcdB2等方式标注）。

它从“另一扇门”入侵人体

此前，陶亮团队关于经典型的艰难梭菌毒素B在肠道上皮细胞中受体的研究工作，获得了业内广泛的关注和认可。他们已经发现了TcdB1、TcdB3、TcdB5重要的宿主细胞受体——FZD蛋白（注，FZD蛋白也是重要的WNT信号通路的受体）。可以简单理解为，他们已经破解了部分TcdB是如何通过 “大门”进入肠道上皮细胞的。

但作为另一大“毒王”，“超毒力分支的艰难梭菌”专有表达毒素B的两种变体（亚型）——TcdB2和TcdB4，均不识别FZD蛋白。

不知道“大门”在哪里，这两种毒素变体又是如何进入细胞中的？

△论文图文摘要

陶亮团队尝试敲除细胞中的FZD蛋白（经典受体），细胞依然对TcdB4高度敏感。他们猜测，一定存在“另一扇门”——即某种未知受体介导了变体的毒素B入侵细胞。

利用一种名为CRISPR/Cas9的基因敲除文库筛选技术，陶亮团队排查出了一系列相关的候选因子，即“怀疑对象”。经过分析后，他们锁定了一个名为组织因子途径抑制因子（TFPI）的蛋白，认为这个存在于细胞表面的蛋白“涉案”可能性最大，很可能就是这两种毒素B变体进入细胞的“另一扇门”。

TFPI就是隐匿已久的新通道

为了验证这一猜想，研究团队思维缜密地设计并进行了各种不同类型的实验。

关键实验之一，敲除TFPI这扇“大门”，看TcdB4是否还能闯入细胞。

TFPI在哺乳动物中存在α和β两种主要的同源异构体，两种形式都具有介导TcdB4进入细胞的能力。由于TFPI全敲除会导致小鼠死亡，研究团队构建了TFPIβ敲除的小鼠。随后对小鼠进行腹腔注射TcdB4进行毒素挑战实验，发现有超过60%的纯合型（TFPIβ?/?）小鼠存活了下来。“证明TFPI是TcdB4的关键受体，并且显示了肾脏是全身系统感染下的主要受损器官”，陶亮说。

△TcdB4和TFPI形成复合物的三维结构图

关键实验二，从分子水平直接“看到“毒素和受体的结合。