Tutkimus löytää ainutlaatuisen viruksen sormenjäljen jokaiselle ihmisen suolelle

Olemme luoneet vankan lähtökohdan nähdäksemme miltä virome näyttää ihmisissä. Jos voimme luonnehtia viruksia, jotka pitävät meidät terveinä, voimme ehkä hyödyntää tätä tietoa suunnitellaksemme tulevia lääkkeitä patogeeneille, joita ei muuten voida hoitaa lääkkeillä. "

Olivier Zablocki, tutkimuksen tekijä, mikrobiologian tutkijatohtori Ohion osavaltiossa

Tutkimus julkaistaan ​​tänään (24. elokuuta) lehdessä Solun isäntä ja mikrobi .

Puhe suoliston mikrobiomin hyvistä ja huonoista bakteereista on nykyään yleistä, mutta viruksia suolistossa - ja kaikkialla - on vaikea havaita, koska niiden genomit eivät sisällä yhteistä allekirjoitusgeenisekvenssiä, jota bakteerien genomit tekevät. Niin suuri osa virusten suuresta sekvenssitilasta on tutkimatta, että sitä kutsutaan usein "pimeäksi aineeksi".

Tätä työtä varten tutkijat aloittivat 32:sta noin kymmenen vuoden aikana tehdystä tutkimuksesta, joissa oli tarkasteltu suolistoviruksia yhteensä 1, 986 terveitä ja sairaita ihmisiä 16 maassa. Käyttämällä tekniikoita viruksen genomien havaitsemiseksi, ryhmä tunnisti yli 33, 000 erilaista viruspopulaatiota.

"Käytimme koneoppimista tunnetuilla viruksilla auttaaksemme meitä tunnistamaan tuntemattomat virukset, "sanoi ensimmäinen kirjoittaja Ann Gregory, joka suoritti tämän työn, kun hän oli jatko -opiskelija Ohion osavaltiossa. "Olimme kiinnostuneita siitä, kuinka monta virustyyppiä voimme nähdä suolistossa, ja päätimme, kuinka monella genomityypillä voimme nähdä, koska emme pystyneet näkemään viruksia visuaalisesti. "

Heidän analyysinsä vahvisti pienten tutkimusten tulokset, jotka viittasivat siihen, että vaikka muutama viruspopulaatio jakautui ihmisjoukkoon, ei ole ydinryhmää suolistoviruksia kaikille ihmisille.

Muutamia suuntauksia havaittiin, kuitenkin. Terveillä länsimaisilla yksilöillä ikä vaikuttaa suoliston virusten monimuotoisuuteen, joka kasvaa merkittävästi lapsuudesta aikuisuuteen, ja laskee sitten 65 vuoden iän jälkeen. Malli vastaa suoliston bakteerien monimuotoisuuden laskuvirroista tiedossa olevaa yhtä poikkeusta lukuun ottamatta:Imeväisten suolistot, joiden immuunijärjestelmä on alikehittynyt, ovat täynnä erilaisia ​​virustyyppejä, mutta vain vähän bakteerilajeja.

Muissa kuin länsimaissa asuvilla ihmisillä oli suurempi suolen virusten monimuotoisuus kuin länsimailla. Gregory sanoi, että muut tutkimukset ovat osoittaneet, että muut kuin länsimaat, jotka muuttavat Yhdysvaltoihin tai toiseen länsimaahan, menettävät mikrobiomien monimuotoisuuden, ehdottaa, että ruokavalio ja ympäristö ajavat virome -eroja. (Esimerkiksi, tutkijat löysivät suolistosta joitain ehjiä kasviviruksia - ainoa tapa päästä sinne on ruokavalion kautta.) Virusten monimuotoisuuden vaihtelut voidaan havaita myös terveillä ja sairailla osallistujilla 32 analysoidussa tutkimuksessa.

"Yleinen nyrkkisääntö ekologiassa on, että suurempi monimuotoisuus johtaa terveempään ekosysteemiin, "Gregory sanoi." Tiedämme, että virusten ja mikrobien monimuotoisuus liittyy yleensä terveempään yksilöön. Ja huomasimme, että terveemmillä yksilöillä on yleensä suurempi virusten monimuotoisuus, osoittaa, että nämä virukset voivat mahdollisesti tehdä jotain positiivista ja niillä voi olla hyödyllinen rooli. "

Lähes kaikki populaatiot - 97,7 prosenttia - olivat faageja, jotka ovat bakteereja tartuttavia viruksia. Viruksilla ei ole toimintaa ilman isäntää - ne ajautuvat ympäristössä, kunnes ne tartuttavat toisen organismin, hyödyntää sen ominaisuuksia ja ottaa kopioita itsestään. Eniten tutkitut virukset tappavat isäntäsolunsa, mutta tutkijat Ohion osavaltion laboratoriossa, jossa Gregory ja Zablocki työskentelivät, ovat löytäneet yhä enemmän faagityyppisiä viruksia, jotka elävät rinnakkain isäntämikrobiensa kanssa ja tuottavat jopa geenejä, jotka auttavat isäntäsoluja kilpailemaan ja selviämään.

Sen laboratorion johtaja, vanhempi tutkija Matthew Sullivan, hänellä on "faagiterapia"-100 vuotta vanha ajatus faagien käytöstä antibiooteille vastustuskykyisten patogeenien tai superbakteerien tappamiseen.

"Faagit ovat osa laajaa toisiinsa liittyvää organismiverkostoa, joka asuu kanssamme ja kanssamme, ja kun laajakirjoisia antibiootteja käytetään infektioiden torjumiseen, ne myös vahingoittavat luonnollista mikrobiomiamme, "Sullivan sanoi." Rakennamme työkalupakkia, jotta voimme laajentaa ymmärrystämme ja kykyjämme käyttää faageja virittämään häiriintyneet mikrobiomit takaisin terveeseen tilaan.

"Tärkeää, tällaisen hoidon ei pitäisi vaikuttaa vain ihmisen mikrobiomiin, mutta myös muilla eläimillä, kasveja ja suunniteltuja järjestelmiä patogeenien ja superbakteerien torjumiseksi. Ne voivat myös tarjota perustan sille, mitä meidän on ehkä harkittava maailman valtamerissä ilmastonmuutoksen torjumiseksi. "

Mikrobiologian ja siviiliprofessori, ympäristö- ja geodeettinen suunnittelu, Sullivan on auttanut luomaan monialaista tutkimusyhteistyötä Ohion osavaltiossa. Hän perusti äskettäin Ohion osavaltion uuden mikrobiomitieteen keskuksen ja johtaa sitä ja johtaa yhdessä tartuntatautilaitoksen mikrobiyhteisöohjelmaa.

Zablocki totesi, että suoliston virusten toiminnoista - sekä hyödyllisistä että haitallisista - on vielä paljon opittavaa.

"Näen sen kanana ja munana, "Hän sanoi." Näemme taudin ja näemme yhteisön rakenteen. Johtuiko tämä yhteisörakenteesta tauti, vai aiheuttaako tauti näkemämme yhteisön rakenteen? Tämän standardoidun tietojoukon avulla voimme jatkaa näitä kysymyksiä. "

• Terveysasiantuntijat antavat ohjeita synbioottien tieteellisestä tutkimuksesta
• IBD:n kestävä luonne liittyy pitkäikäiseen immuunisoluun, joka aiheuttaa vahingollisia tulehduksia