Tutkijat havaitsevat bakteeriseksin keskeisen roolin nisäkkäiden mikrobiomin kehityksessä

Pioneeritutkimuksessa, joka on nyt julkaistu Proceedings of the National Academy of Science - USA:ssa, Isabel Gordon johtama tutkimusryhmä, instituutista Gulbenkian de Ciência (IGC) (Portugali), yhteistyössä tutkijan Michael Lässigin kanssa Kölnin yliopistosta (Saksa), käytti terveitä hiiriä tutkiakseen reaaliaikaista suolen kolonisaatiota ja löysi bakteeriseksin keskeisen roolin nisäkkään mikrobiomin kehityksessä. Tämä löytö on paradigman muutos ja avaa mahdollisuuden suunnitella faageihin kohdistettuja hoitoja, jotka pystyvät käsittelemään infektioiden ja antibioottien käytön seurauksia, sekä antibioottiresistenttejä bakteereja.

Suurin osa siitä, mitä tiedämme suoliston bakteerikolonisaatiosta, tulee patogeenisten bakteerien tutkimuksista erittäin keinotekoisissa laboratoriomalleissa tai tautitapauksissa. Kokeelliset vakiomallit, jotka keskittyvät patogeenisten bakteerien aiheuttamiin infektioihin ja jatkuvaan antibioottihoitoon, eivät ole havainneet faagipohjaista horisontaalista geenisiirtoa (HGT) ja viittaavat siihen, että suolistossa kolonisoivat bakteerit kehittyvät pääasiassa mutaatioiden kertymisen kautta. Yllättävä havainto, HVK:n tutkijoiden työ osoittaa nyt, että HGT, ei mutaatioita, on ensimmäinen evoluutiomekanismi, joka ohjaa bakteerien evoluution vauhtia ja tuloksia terveessä suolistossa.

Escherichia coli on yleinen ihmisen suoliston kolonisaattori sekä mahdollinen patogeeni. Kolonisaation lopputulokseen vaikuttavat suuresti tämän opportunistisen bakteerin erilaiset nopeudet ja evoluutiotavat. E. coli voi kehittyä mutaatioiden kautta, jotka sitten perivät tytärsolut, tai yhdistelmäprosessin kautta, eli bakteeriseksiä, jossa geneettistä materiaalia jaetaan etuyhteydettömien yksilöiden kesken. Hiiren ja ihmisen suolistossa, tähän geneettisen materiaalin siirtoon liittyy lauhkeita bakteriofageja (faageja), virukset, jotka tartuttavat bakteereja ja integroituvat bakteerikromosomiin profaageina, prosessi nimeltä lysogeny. Profaagit voivat myöhemmin irrottaa itsensä (ja geneettiset tietonsa) bakteeri -DNA:sta ja tartuttaa muita suoliston mikrobiomin bakteereja.

Nelson Frazão, tutkijatohtori Isabel Gordon laboratoriossa ja tutkimuksen nuorempi kirjoittaja, sanoo:"faagit, jotka luokitellaan usein itsekkäiksi hiukkasiksi, paljastavat altruistisen puolensa suolistossa, tarjoamalla aineenvaihduntaetua bakteeri -isännälleen suoliston valloittamiseksi ja asuttamiseksi. "Siirretyn faagigeenisen materiaalin ansiosta bakteerit pääsevät suolistossa oleviin tiettyihin hiililähteisiin, joka tarjoaa kuntoedun faagia kuljettaville (lysogeenisille) hyökkääjäbakteereille.

Huomasimme, että klassista evoluutiomallia ei sovelleta, ja itse asiassa horisontaalinen geenisiirto ohittaa suuresti evoluution panoksen kertymällä mutaatioita terveen hiiren suolistoon. "

Isabel Gordo, tutkija

"Tämän työn myötä ymmärrämme nyt paremmin, miten evoluutio toimii normaalisti, terveet isännät ", sanoo Nelson Frazão, julkaisun nuorempi kirjoittaja.

• Muistutusten ja tekstiohjeiden lähettäminen lisää kolonoskopioiden määrää
• Tutkimusryhmä kehittää mikrobiomipohjaisen indeksin ihon terveyden arvioimiseksi