211service.com
Pētnieki izveido jūsu mikrobu zoodārza katalogu
Liels nacionālais veselības institūts iniciatīvs ir publicējis līdz šim visplašāko katalogu par mikroorganismiem, kas dzīvo cilvēka ķermenī un ķermenī. Raksturojot baktēriju, vīrusu, sēnīšu un citu mikrobu ekoloģiju, kas apdzīvo veselus cilvēkus, pētnieki ir noteikuši normālu cilvēka mikrobiomu. Darbs varētu paātrināt pētījumus par attīstību, aptaukošanos, infekcijas slimībām un daudz ko citu.
Lielāko daļu laika mēs dzīvojam harmonijā ar mikrobiem, kas apdzīvo mūsu ķermeni, bet dažreiz šī harmonija sabojājas, izraisot slimības, saka. Ēriks Grīns , Nacionālā cilvēka genoma pētniecības institūta direktors, viena no NIH iestādēm, kas vadīja mikrobioma projektu. Viņš saka, ka mums ir labāk jāsaprot, kāds ir parastais mikrobioms un kas ar to notiek, kad tas mainās, lai izraisītu vai ietekmētu slimību. Tas prasa izprast mūsu ķermeņa kopienu mijiedarbību, nevis tikai atsevišķus mikrobus pa vienam.
Mikroskopiskā līmenī cilvēka ķermenis ir ekosistēmu pasaule, kas ir tikpat atšķirīga kā tuksneši un lietus meži, un katru no tiem aizņem sava unikālā mikroorganismu kopiena. Cilvēki ir attīstījušies kopā ar šiem mikroorganismiem, no kuriem daudzi ir nepieciešami izdzīvošanai. Lai gan medicīnas un zinātnes aprindām jau kādu laiku ir zināms, ka mikrobu šūnu skaits pārsniedz cilvēka šūnu skaitu par 10 līdz 1, par sugu daudzveidību un pārpilnību bija zināms maz.
Tradicionāli zinātnieki pēta baktērijas, audzējot tās vienas sugas kultūrās laboratorijās. Tomēr daudzas mikrobu sugas ir grūti audzēt šādā veidā, daļēji tāpēc, ka to izdzīvošana ir atkarīga no citiem kopienas locekļiem. Tā vietā Cilvēka mikrobioma projekta pētnieki paņēma jauktus DNS paraugus no dažādām pētījuma dalībnieku ķermeņa daļām un sekvencēja visus atrastos genomus. Viņi ņēma ķermeņa daļu paraugus 242 veseliem pieaugušajiem — 15 ķermeņa biotopiem vīriešiem un 18 sievietēm — no dažādām vietām mutē, degunā, rīklē, elkoņā, ausīs, zarnās un makstī.
Projekts nebūtu bijis iespējams bez lētākas un ātrākas DNS sekvencēšanas tehnoloģijas, kas tirgū nonākusi pēdējos gados, saka Lita Proktore , kurš koordinēja NIH centienus. Pētnieki izmantoja mašīnu no Roche lai palaistu baktērijām raksturīgu DNS svītrkodēšanas formu, lai noteiktu, kuras sugas bija vairāk nekā 5000 paraugos. Pēc tam konsorcijs izmantoja Apgaismot tehnoloģija DNS sekvencēšanai gandrīz 700 paraugos, radot tā sauktās bises metagenomiskās sekvences. Metagenomiskās sekvences ir visu mikrobu kopienās atrodamo gēnu maisījums un sniedz pētniekiem enzīmu un citu funkcionālo molekulu sarakstu, ko katra mikrobu kopiena var izveidot.
Pētījuma rezultātā tika iegūti aptuveni 3,5 terabaiti genoma secības dati. Komandai bija jāizstrādā jaunas skaitļošanas metodes, lai to analizētu, saka Proktors. Izmantojot metagenomiskos centienus, komanda varēja saprast, kādas bioloģiskās funkcijas spēja veikt mikrobu kopienas. Veselā cilvēka mikrobiomā ir vismaz 10 000 mikrobu sugu ar aptuveni astoņiem miljoniem dažādu proteīnus kodējošu gēnu. Citiem vārdiem sakot, 360 reizes vairāk gēnu nekā cilvēka genoms.
Mikrobioms nodrošina mums daudz vairāk funkciju, nekā tas būtu bez organismiem, saka Džordžs Vainstoks , genoma zinātnieks Vašingtonas Universitātes Genoma institūtā Sentluisā un Cilvēka mikrobioma projekta vadītājs. Dažādās kopienās esošajiem organismiem ir atšķirīgas vielmaiņas spējas (tas ir, tie ražo dažādus enzīmus un citas molekulas), no kurām dažas cilvēka ķermenis ir atkarīgs no noteiktu pārtikas produktu sagremošanas, aizsardzības pret patogēniem un daudz ko citu.
Pētnieki atklāja, ka mikrobu kopienas atšķiras ne tikai dažādās vietās, bet arī no cilvēka uz cilvēku, un dažas ķermeņa vietas ir konsekventākas nekā citas. Piemēram, mute bija īpaši bagāta ar sugām, un cilvēkiem, kas dzīvoja vienā kopienā, siekalās bija līdzīgi mikrobi (pētījumā tika atlasīti cilvēki, kas dzīvoja ap Hjūstonu un Sentluisu). Turpretim baktērijas, kas dzīvo uz ādas, parādīja daudz lielāku atšķirību starp indivīdiem.
Tomēr, lai gan mikrobi dažādiem cilvēkiem bija atšķirīgi, mikrobu funkcionālais potenciāls, ko atspoguļo to genomos kodētie fermenti vai citi funkcionālie proteīni, bija līdzīgs vienas personas ķermeņa daļām. Tātad, lai gan baktēriju sugas dažādu indivīdu zarnās var atšķirties, vielmaiņas procesu kopums, ko kopienas var veikt, lielākoties bija vienāds.
Lai gan visi pētījuma subjekti bija veseli (katru pārbaudīja vairāki speciālisti), gandrīz visi no viņiem nesa dažus patogēnus vai mikrobus, kas var izraisīt slimības. Šķita, ka šie patogēni dalībnieki mierīgi līdzās pastāv, un turpmākajā darbā tiks pētīts, kas notiek, lai šos pasažierus nosūtītu uzbrukuma režīmā.
Komentāru rakstā, kas publicēts žurnālā Daba , Deivids Relmanis , cilvēka mikrobu pētnieks Stenfordas Universitātē, kurš nebija iesaistīts pētījumā, atzīmēja, ka nesen veiktajā pētījumā par populācijām, kas dzīvo mazāk attīstītos pasaules reģionos, ir ievērojami atšķirīgi mikrobiomi no tiem, kas dzīvo Amerikas Savienotajās Valstīs. Viņš arī norāda, ka apstākļi, kas izslēgtu dalībniekus no cilvēka mikrobioma projekta, piemēram, smaganu slimības vai liekais svars, kļūst arvien izplatītāki visā pasaulē, un tas būtu jāņem vērā turpmākajos pētījumos.
Dažas no šīm bažām var tikt risinātas nākamajos NIH projekta ziņojumos. Šodien publicētie 17 pētījumi Daba un Publiskās Zinātņu bibliotēkas žurnāli ir tikai pirmie rezultāti no 200 zinātnieku konsorcija. Nākamie soļi būs pāriet no ģenētiskā potenciāla pētījumiem uz faktisko darbību, pētot gēnu produktus, piemēram, olbaltumvielas, ko ražo cilvēka mikrobioms. Dažas Cilvēka mikrobioma projekta grupas arī pārbaudīs, kā mikrobioms mainās tādos apstākļos kā Krona slimība vai aptaukošanās.