Tutkimukset ovat osoittaneet, että tapa edistää tällaisten hyödyllisten mikro -organismien kasvua ja muokata niiden koostumusta terveen tasapainon saavuttamiseksi on lisätä tiettyjä kuitumuotoja, kuten inuliini, meidän ruokavalioon. Kuitenkin, kaikista kymmenistä biljoonista suoliston mikrobiston mikro -organismeista, on ollut vaikea määrittää, mitkä ja miten mikro -organismit reagoivat ravintokuituihin. Tämä johtuu siitä, että nykyiset tekniikat perustuvat vertail genomien saatavuuteen DNA -sekvenssitietokannoissa tarkan taksonomisen luokittelun ja tiettyjen organismien tarkkojen toiminnallisten määritysten perusteella, mutta todellisuudessa, arviolta puolet ihmisen suolistolajeista puuttuu vertailugenomista. Lisäksi, Nykyiset tekniikat vaativat tunteja tai jopa päiviä tehtävän suorittamiseen.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi Wasedan yliopiston tiedemiehet keksivät uuden tekniikan, jota kutsutaan yksisoluisiksi monistetuiksi genomeiksi geelihelmien sekvensointialustalla (SAG-gel), joka voi tarjota useita suoliston mikrobiston luonnoksia genomeja kerralla ja tunnistaa bakteerit, jotka reagoivat ravintokuituihin lajitasolla ilman tarvetta olemassa oleviin viitegenomeihin. Lisäksi, tämän tekniikan etuna on, että luonnosgenomien saaminen koko genomin sekvensoinnin raakatiedoista kestää vain 10 minuuttia, koska jokainen data on peräisin puhtaasti yksittäisistä mikrobeista. Tämä nopeuttaa dramaattisesti prosessiin tarvittavaa aikaa.
Meidän uusi, yksisoluisen genomin sekvensointitekniikka voi saada jokaisen bakteerin genomin erikseen ja luonnehtia viljelmättömiä bakteereja, joilla on erityisiä toimintoja mikrobiotassa, ja tämä voi auttaa meitä arvioimaan kuitujen bakteerifermentaatioon osallistuvia metabolisia linjoja ja metabolisia tuloksia suolessa syötettyjen kuitujen perusteella. Se esittelee tehostetun ja tehokkaan toiminnallisen analyysin viljelemättömistä bakteereista suolessa. "
Masahito Hosokawa, apulaisprofessori Wasedan yliopiston luonnontieteellisessä tiedekunnassa ja tämän tutkimuksen vastaava kirjoittaja
Mitä tutkijat tekivät, ruokittiin hiiriä inuliinipohjaisella ruokavaliolla kahden viikon ajan ja käytti tekniikkaa satunnaisesti sieppaamaan hiiren ulostenäytteistä löydetyt yksittäiset bakteerisolut pieniksi geelihelmiksi. Bakteerisoluja käsiteltiin sitten yksittäin koeputkessa kelluvissa geelihelmissä, ja yli 300 yksisoluista monistettua genomia (SAG), tai yksisoluisen organismin genomeja, kuten bakteereja, saatiin massiivisesti rinnakkaisella sekvensoinnilla. Koska jokainen SAG koostuu keskimäärin kymmenistä tuhansista lukemista, se mahdollistaa erittäin kustannustehokkaan kohdesolujen koko genomin sekvensoinnin. Laadunvalvonnan ja SAG -luokitusten jälkeen tutkijat määrittivät, mitkä bakteerit olivat vastuussa inuliinin hajottamisesta ja energian ottamisesta siitä.
"Tuloksemme mukaan inuliinipitoinen ruokavalio lisäsi aktiivisuutta Bacteroides hiiren suolen sisällä olevat lajit, "Hosokawa selittää." Myös äskettäin löydettyjen luonnosten genomeista Bacteroides laji, löysimme spesifisen geeniryhmän inuliinin hajottamiseksi ja spesifisen metabolisen reitin spesifisten lyhytketjuisten rasvahappojen tuottamiseksi, metaboliitti, jota tuottaa suoliston mikrobiota. Tällaiset havainnot auttavat tiedemiehiä tulevaisuudessa ennustamaan ravintokuitujen metabolisen käymisen perustuen tiettyjen vasteiden läsnäoloon ja kykyyn. "
Tätä tekniikkaa voitaisiin soveltaa bakteereihin, jotka elävät missä tahansa, onko se ihmisen suolistossa, meressä, tai jopa maaperässä. Vaikka sen tarkkuutta on parannettava, koska joidenkin geenialueiden DNA -sekvenssin lukemista pidetään vaikeana, Hosokawa toivoo, että tätä tekniikkaa sovelletaan lääketieteessä ja teollisuudessa ja että sitä hyödynnetään ihmisten ja eläinten terveyden parantamiseksi.
Heidän havaintonsa julkaistiin vuonna Mikrobiomi tammikuuta 23, 2020.