Jetzt, eine Gruppe von Wissenschaftlern hat eine neue Methode zur schnellen und umfassenden Analyse aller Bakterienarten im Darm entwickelt, sowie eine Liste der im gesunden menschlichen Darm vorkommenden Arten nach Art und Anzahl (GutFeelingKB), und eine neue Berichtsvorlage namens Fäkalbiom-Populationsbericht (FecalBiome), die es einfacher macht, genau zu verstehen, was im Darm passiert.
Kristallstruktur mutmaßlicher Beta-Galactosidase aus Bacteroides fragilis. Bildquelle:National Institutes of Health Mikroorganismen, oder Mikroben, gibt es schon sehr lange, und gestalten sowohl die äußere als auch die innere Umwelt des Menschen. Das Wort „Mikrobiom“ wurde 2001 von Joshua Lederberg geprägt. als eine Möglichkeit, die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler auf die vielfältigen Wechselwirkungen zwischen den Mikroben, die auf und in unserem Körper leben, zu lenken, und ihr Zusammenspiel mit unserer menschlichen Physiologie. Der Begriff wurde jetzt definiert als „eine Multi-Spezies-Gemeinschaft von Mikroorganismen in jeder Umgebung:Wirt, Lebensraum, oder Ökosystem.“ Weit davon entfernt, einfach nur Eindringlinge zu sein, die auf unsere Zerstörung bedacht sind, das menschliche Mikrobiom umfasst eine ganze Lebenswelt in sich, ein vollständiges und sehr vielfältiges Set von Genen, die interagieren und sich verändern, und wirken sich auch auf die menschliche Gesundheit aus. Diese mikrobielle genetische Mischung wird als Metagenom bezeichnet. Das Human Microbiome Project (HMP) startete 2008 und hat dazu beigetragen, eine bessere Charakterisierung und ein besseres Verständnis der Funktionsweise dieser Gemeinschaften zu katalysieren.
Die Darmmikrobiomforschung erfordert eine genaue Datenerfassung und -analyse mit hohem Durchsatz. sowie Möglichkeiten, die verarbeiteten Daten geordnet zur Speicherung zu integrieren, Austausch und Zugang zwischen Forschungsgruppen. Die meisten früheren Studien konzentrierten sich auf bestimmte Gene oder Organismengruppen, große Teile des mikrobiellen Genoms weglassen. Ebenfalls, verschiedene Referenzstandards haben zu einer Vielzahl von Aussagen über die Darmzusammensetzung geführt.
Bakterien Bacteroides fragilis, einer der Hauptbestandteile des normalen Mikrobioms des menschlichen Darms, 3D-Darstellung Credit:Kateryna Kon / Shutterstock Eigentlich, die meisten Studien zum Metagenom verwenden nur einen kleinen Referenzsatz von Nukleinsäuresequenzen von bereits ausgewählten Mikroben oder mikrobiellen Genen. Dies liegt an der Schwierigkeit, die experimentellen Daten mit der vollständigen Nukleotiddatenbank, die mit dem NCBI (NCBI-nt) verfügbar ist, zu paaren. Jedoch, neue Algorithmen können letztere nun nutzen, um eine genauere Analyse experimenteller Daten zu ermöglichen, um ein mikrobielles Häufigkeitsprofil zu erhalten.
Die vorliegende Arbeit baut auf dieser Grundlage auf, um eine GutFeelingKB-Wissensdatenbank zu bilden – mit Proben eines gesunden Teilnehmerkreises. Diese Darmmikrobiotaproben wurden sequenziert, um ein Bild davon zu bekommen, wie ein gesundes Darmmetagenom aussieht. Die Probennummer wurde unter Verwendung von 50 weiteren zufällig ausgewählten Sequenzen aus dem HMP ausgefüllt.
Die Forscher sammelten auch zusammengesetzte zusammenhängende Sequenzen, oder Contigs, die keiner NCBI-nt-Sequenz entsprechen, aber in gesunden Stuhlproben nachgewiesen werden können. Contigs sind also dunkle Materie, durch keine bekannte Nukleinsäuresequenz erkennbar, die aber in 10er-Sequenzen eingebaut werden können, 000 Nukleotide oder länger. Diese Länge wurde gewählt, um die Anzahl fremder (artefaktischer) dunkler Materie-Contigs zu reduzieren und gleichzeitig mikrobielle dunkle Materie einzuschließen. Die GutFeelingKB ist somit eine umfassende Wissensdatenbank zum gesunden menschlichen Darmmikrobiom.
Dies wurde dann als Referenz verwendet, um eine Standard-Meldevorlage zu erstellen, in der einzelne Mikrobiome gemeldet werden können. um einen direkten Vergleich der Ergebnisse zwischen Studien und Stichproben zu ermöglichen.
Die Wissenschaftler entwickelten auch einen neuen Arbeitsablauf mit mehreren Computerprogrammen und einer gefilterten Darmmikrobiellen Sequenzdatenbank namens Filtered-nt. mit fast 35, 000, 000 Sequenzen, die eine biologisch relevante Interpretation von Probensequenzen ermöglichen, und bietet gleichzeitig die Gewissheit, dass der gesamte bekannte Sequenzraum enthalten ist.
Daher, GutFeelingKB repräsentiert eine sorgfältig kuratierte Sammlung von Nukleotidsequenzen mit Metadaten von 157 Organismen in 60 Gattungen.
Das gesunde menschliche Mikrobiom enthält somit Mitglieder aus 8 Stämmen, 18 Familien, 60 Gattungen und 109 Arten, hauptsächlich aus den Stämmen Firmicutes (40%) und Bacteroidetes (20%). Weitere 20 % stammen von Actinobakterien. Unter Firmen, über die Hälfte sind Clostridien, dicht gefolgt von Bacteroides, Bifidobakterien, Enterobakterien und Laktobazillen.
Alle Proben waren positiv für 84 von 109 Organismen, die vielleicht die Kernartenliste darstellt.
Jedoch, Es ist wichtig zu beachten, dass auf der ganzen Welt, bestimmte Organismen, die sich nicht auf der GutFeelingKB befinden, wurden kartiert, wie Fusobakterien, bestimmte Actinobacter- und Bacteroides-Spezies. Die Funktion dieser Plattform wird es sein, als Startrampe zu fungieren, um die Ergebnisse der Probenanalyse von gesunden Personen zu vergleichen, und mehr Einblicke in die unter dem Einfluss von Ernährungsfaktoren beobachteten Variationen geben, Krankheiten und Medikamente.
Bacteroides ist in vielen Ländern die am häufigsten vorkommende Gattung. in Gesundheit. Diese sind im Allgemeinen im Darm von Vorteil, aber wenn sie entweichen, Sie nutzen die Chance, Infektionen zu verursachen, die oft arzneimittelresistent sind und zu einer Todesrate von 20 % führen können. Jedoch, im Darm schützen sie vor anderen Krankheitserregern und helfen beim Abbau von Kohlenhydraten in der Nahrung.
Ähnlich, Bifidobakterien gehören zu den ersten Siedlern des Darms, finden sich häufig in Probiotika, und produzieren das wichtige kurzkettige Fettsäureacetat (SCFA), das die epitheliale Barriere des Darms gegen Infektionen stärkt. Eine Sorte von Bifidobacterium longum wurde bei einer Person in einer besonders langlebigen Volksgruppe in China gefunden.
Die Zahl der Bifidobakterien steigt mit einer höheren Proteinzufuhr, und vor allem mit pflanzlichem Protein. Auch lösliche Ballaststoffe fördern sein Wachstum. Akkermansia ist mit gesättigtem Fett und Linolsäure verbunden, aber negativ mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFA) assoziiert. Bacteroides ovatus wächst mit zunehmender Nahrungsaufnahme, Übergewicht und Taillenumfang. Diese Beispiele helfen uns zu verstehen, wie diese Zahlen verwendet werden können, um in Zukunft gesundheitliche Maßnahmen zur Korrektur von Mikrobiom-Ungleichgewichten zu ergreifen.
Die in der aktuellen Studie veröffentlichte Berichtsvorlage soll die nicht standardisierten Formate ersetzen, die von verschiedenen Wirtschafts- und Forschungsgruppen verwendet werden, was deren Interpretation und Vergleich erschwert. Es wandelt die Forschungsdaten in einen klinischen Bericht um, helfen, es sofort umsetzbar zu machen.
FecalBiome hat drei Domänen, Stichprobe, Patient und Ergebnis, ähnlich einem metabolischen Panel-Bericht. Es ermöglicht den Mitarbeitern auch, viele Informationen schnell auszutauschen, wenn Forschung an einer Vielzahl von Standorten stattfindet. Die Meldeschwelle kann je nach Studienzweck individuell festgelegt werden. Es berichtet die Fülle, die durchschnittliche Häufigkeit und Informationen über die vorhandenen Mikroben.
Der vorliegende Bericht ermöglicht somit die Verbindung der Darmbakterienforschung mit verständlichen Gesundheitsinformationen, Relevanz für die medizinische Praxis und den Patienten. Es ermöglicht auch einen einfachen Vergleich zwischen den Studien. Es wird helfen, Darmersatzprodukte schneller zu überprüfen, und verhelfen der evidenzbasierten Medizin zum Fortschritt.
Die Studie wurde am 11. September veröffentlicht. 2019, in PLUS EINS .
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