Uusi työkalu tallentaa ja seuraa mikrobiomien kasvua

Viime vuosien aikana ihmisen mikrobiomi on saavuttanut valtavan suosion, koska sillä on rooli terveyden muokkaamisessa. Se on välttämätöntä ihmisen kehitykselle, ravitsemus, ja immuniteetti. Siksi monet tutkimukset ovat keskittyneet siihen, kuinka parantaa terveyttäsi kohdistamalla tai parantamalla mikrobiomia.

Ohutsuolen normaali kasvisto - Kuva Luotto:Kateryna Kon / Shutterstock

Ihmisissä elävät bakteerit eivät ole hyökkääjiä vaan hyödyllisiä kolonisaattoreita. Ne tarjoavat laajan valikoiman terveyshyötyjä. Kaikki näiden lajien tasapainon muutokset on sidottu autoimmuunisairauksiin, kuten nivelreumaan, multippeliskleroosi, diabetes, fibromyalgia, ja lihasdystrofia.

Monet tutkimukset ovat käsitelleet mikrobiomia, mutta yksi osa tutkimuksesta, joka vaikeuttaa havaitsemista, on se, miten kasvisto muuttuu ajan myötä eri ärsykkeiden vaikutuksesta. Tällä hetkellä, Useimmat tutkijat tutkivat mikrobiomia ottamalla bakteerit ulosteenäytteistä. Sieltä, he sekvensoivat genomit. Mutta, yksi tämän tyyppisen kokeen rajoituksista on se, että elintärkeät tiedot suoliston mikrobiomimuutoksista menetetään. Tiedemiehet, siksi, sillä ei ole täydellistä kuvaa ihmisen kasviston dynamiikasta.

Tutkijaryhmä Harvardin yliopiston Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering -ohjelmasta ja Harvard Medical Schoolista (HMS) on löytänyt tavan ratkaista ongelma, koska he pystyivät muodostamaan bakteerigeenejä, jotka on suunniteltu määrittämään ja tallentamaan muutokset suoliston bakteeripopulaatioissa. He kokeilivat työkalua ensin hiirimalleissa laboratoriossa yksisoluisella tarkkuudella. Tämä uusi työkalu voi avata tietä monimutkaisemman ja kattavamman työkalun suunnittelulle, jota käytetään diagnostiikkaan ja uusien hoitomuotojen muotoiluun.

Mikrobiomikello

Julkaistu Nature Communications -lehdessä, tutkimus osoittaa, kuinka uusi algoritmi voi havaita ja seurata muutoksia suolistofloorapopulaatioissa. Järjestelmä käyttää värähtelevää geenipiiriä, nimitetty repressilaattoriksi, joka on eräänlainen geneettinen kello, jota käytetään mittaamaan ja mittaamaan bakteerien kasvua.

Se sisältää kolme bakteerigeeniä, joita käytetään kolmen proteiinin koodaamiseen, nimittäin Tet Reppressor -proteiinit, lacl, ja cl. Nämä proteiinit estävät jonkin muun proteiinin ilmentymisen. Syklin aikana geenit on sidottu tai kytketty negatiiviseen palautesilmukkaan; jolloin kun yksi repressoriproteiinipitoisuuksista laskee normaalin alapuolelle, tukahdutettu proteiini ilmentyy. Siten, se estää kolmannen proteiinin ilmentymisen, ja sykli jatkuu.

Niin, kun tutkijat tuovat geenit bakteereihin, valmistuneista negatiivisen takaisinkytkentäsyklin luvuista voi tulla ennätys mitoosinopeudesta tai siitä, kuinka monta solujakautumista bakteerit ovat suorittaneet, enemmän kuin kello tai ajastin.
"Kuvittele, jos sinulla olisi kaksi ihmistä, joilla olisi kaksi eri kelloa, ja toisen käden toinen käsi liikkui kaksi kertaa nopeammin kuin toinen. Jos lopetit molemmat kellot tunnin kuluttua, he eivät olleet samaa mieltä siitä, mikä aika oli, koska niiden ajan mittaus vaihtelee toisen käden liikkeen nopeuden mukaan. Verrattuna, Repressilaattorimme on kuin kello, joka liikkuu aina samalla nopeudella, niin riippumatta siitä, kuinka monella eri ihmisellä on yllään yksi, ne kaikki mittaavat ajan johdonmukaisesti. Tämän laadun avulla voimme tutkia bakteerien käyttäytymistä suolistossa tarkemmin, ”David Riglar Wyss -instituutista ja Imperial College Londonista, sanoi.

Jos haluat luoda ajastimen, tutkijat tekivät kumppaniksi kukin kolmesta repressoriproteiinista fluoresoivaan molekyyliin. He tekivät renkaat (Repressilator-based Inference of Growth on Single-cell level), joka on kuvantamistyönkulku, joka voi seurata tai tallentaa spesifisen proteiinin, joka ilmentyy eri ajankohtina koko bakteerien kasvun ajan.

RINGS:n avulla tutkijat pystyivät kirjaamaan menestyksekkäästi useiden bakteerilajien mitoosien tai solujakautumisten määrän. Uusi työkalu on auttanut ratkaisemaan tietyn ongelman ja samalla tarjota alustan, joka voi auttaa tutkimaan suoliston mikrobiomia enemmän. Myös, se voi avata oven uusille lääkkeille ja uusille diagnostisille testeille, jotka voivat auttaa hillitsemään suoliston mikrobien epätasapainoon tai dysbioosiin liittyviä sairauksia.

• Geneettinen oskillaattori tallentaa muutokset suoliston mikrobiomien kasvumalleihin
• Rotavirusinfektiolla voi olla merkitystä tyypin 1 diabeteksen kehittymisessä