"Pitkäaikainen tieteellinen ja lääketieteellinen tavoitteemme on selvittää mikrobiomin vaikutus ihmisten terveyteen ja sairauksiin, aivojen ollessa uusi kiehtova raja, "sanoo professori Eran Elinav immunologian osastolta. Hänen tiiminsä suoritti tutkimuksen yhdessä tietojenkäsittelytieteen ja soveltavan matematiikan laitoksen professori Eran Segalin kanssa.
Segal tarkentaa:
Ottaen huomioon yhä enemmän näyttöä siitä, että mikrobiomi vaikuttaa aivotoimintaan ja sairauksiin, halusimme tutkia sen mahdollista roolia ALS:ssä. "
Tutkimusta johtivat tutkijatohtorit Dr. Eran Blacher ja Stavros Bashiardes, ja henkilöstötutkija Dr.Hagit Shapiro, kaikki Elinav -laboratoriossa. He tekivät yhteistyötä tri Daphna Rothschildin kanssa, tutkijatohtori Eran Segalin laboratoriossa, ja tohtori Marc Gotkine, Hadassahin terveyskeskuksen Motor Neuron Disease Clinicin johtaja, samoin kuin muiden tutkijoiden kanssa Weizmannista ja muualta.
Tutkijat alkoivat osoittaa kokeissa, että ALS:n kaltaisen sairauden oireet siirtogeenisillä hiirillä pahenivat sen jälkeen, kun näille hiirille annettiin laajakirjoisia antibiootteja tuhotakseen huomattavan osan niiden mikrobiomista. Lisäksi, tutkijat havaitsivat, että näiden ALS-altisten hiirien kasvattaminen bakteereista vapaissa olosuhteissa (joissa määritelmän mukaan, hiirillä ei ole omaa mikrobiomia), on äärimmäisen vaikeaa, koska näillä hiirillä oli vaikea selviytyä steriilissä ympäristössä. Yhdessä, nämä tulokset viittasivat mahdolliseen yhteyteen mikrobiomimuutosten ja nopeutetun taudin etenemisen välillä hiirillä, jotka olivat geneettisesti alttiita ALS:lle.
Seuraava, käyttämällä kehittyneitä laskentamenetelmiä, tutkijat kuvailivat mikrobiomin koostumusta ja toimintaa ALS-altis hiirillä, vertaamalla niitä tavallisiin hiiriin. He tunnistivat 11 mikrobikantaa, jotka muuttuivat ALS-altis hiirissä taudin edetessä tai jopa ennen kuin hiirille kehittyi ilmeisiä ALS-oireita. Kun tutkijat erittivät nämä mikrobikannat ja antoivat niitä yksitellen - probioottisten lisäaineiden muodossa - ALS -alttiille hiirille antibioottihoidon jälkeen, joillakin näistä kannoista oli selkeä negatiivinen vaikutus ALS:n kaltaiseen sairauteen. Mutta yksi kanta, Akkermansia muciniphila, hidastaa merkittävästi taudin etenemistä hiirillä ja pidentää niiden eloonjäämistä.
Paljastaa mekanismi, jolla Akkermansia saattaa tuottaa vaikutuksensa, tutkijat tutkivat tuhansia suoliston mikrobien erittämiä pieniä molekyylejä. Ne nollautuivat yhteen molekyyliin nimeltä nikotiiniamidi (NAM):Sen pitoisuudet ALS-alttiiden hiirten veressä ja aivo-selkäydinnesteessä laskivat antibioottihoidon jälkeen ja nousivat sen jälkeen, kun näille hiirille oli lisätty Akkermansiaa, joka kykeni erittämään tämän molekyylin. Vahvistaakseen, että NAM oli todellakin mikrobiomin erittämä molekyyli, joka voisi estää ALS:n kulkua, tutkijat infusoivat jatkuvasti ALS-alttiita hiiriä NAM:llä. Näiden hiirten kliininen tila parani merkittävästi. Yksityiskohtainen tutkimus geenien ilmentymisestä heidän aivoissaan viittasi siihen, että NAM paransi niiden motoristen neuronien toimintaa.