Studije su pokazale da je način poticanja rasta takvih korisnih mikroorganizama i moduliranja njihovog sastava za zdravu ravnotežu dodavanje određenih oblika vlakana, kao što je inulin, na našu prehranu. Međutim, od svih desetaka bilijuna mikroorganizama u crijevnoj mikrobioti, bilo je teško odrediti koji i kako mikroorganizmi reagiraju na dijetalna vlakna. To je zato što se današnje tehnike oslanjaju na dostupnost referentnih genoma u bazama podataka DNK sekvenci za preciznu taksonomsku klasifikaciju i točne funkcionalne dodjele specifičnih organizama, ali u stvarnosti, procjenjuje se da polovici ljudskih crijevnih vrsta nedostaje referentni genom. U Dodatku, postojeće tehnike zahtijevaju sate ili čak dane za dovršetak zadatka.
Za rješavanje ovog problema, Znanstvenici sa Sveučilišta Waseda osmislili su novu tehniku koja se zove jednostanični pojačani genom u platformi za sekvenciranje gela (SAG-gel), koji može pružiti više genoma nacrta crijevne mikrobiote odjednom i identificirati bakterije koje reagiraju na dijetalna vlakna na razini vrste bez potrebe za postojećim referentnim genomima. Što je više, Prednost ove tehnike je u tome što je potrebno samo 10 minuta za dobivanje nacrta genoma iz sirovih podataka o sekvenciranju cijelog genoma budući da su svi podaci isključivo izvedeni iz pojedinih mikroba. To dramatično ubrzava vrijeme potrebno za proces.
Naš novi, tehnika jednostaničnog sekvenciranja genoma može dobiti svaki genom bakterije zasebno i okarakterizirati nekulturne bakterije sa specifičnim funkcijama u mikrobioti, a to nam može pomoći u procjeni metaboličkih loza uključenih u bakterijsku fermentaciju vlakana i metaboličkih ishoda u crijevima na temelju unesenih vlakana. Uvodi poboljšanu i učinkovitu funkcionalnu analizu nekulturnih bakterija u crijevima. "
Masahito Hosokawa, docent na Prirodoslovno -tehničkom fakultetu Sveučilišta Waseda i odgovarajući autor ove studije
Znanstvenici su dva tjedna hranili miševe ishranom na bazi inulina i koristili su tu tehniku za nasumično hvatanje pojedinačnih bakterijskih stanica pronađenih u fekalnim uzorcima miševa u sitne gel kuglice. Bakterijske stanice su zatim pojedinačno obrađene u zrncima gela koje plutaju u epruveti, i više od 300 jednostaničnih amplificiranih genoma (SAG), ili genomi iz jednostaničnog organizma, poput bakterija, dobiveni su masovnim paralelnim nizanjem. Budući da se svaki SAG u prosjeku sastoji od desetaka tisuća čitanja, omogućuje iznimno isplativo sekvenciranje ciljnih stanica u cijelom genomu. Nakon kontrole kvalitete i klasifikacije SAG -ova, znanstvenici su utvrdili koje su bakterije odgovorne za razgradnju inulina i izvlačenje energije iz njega.
"Prema našim rezultatima, dijeta bogata inulinom povećala je aktivnost Bakteroidi vrste unutar crijeva miša, "Hosokawa objašnjava." Također, iz nacrta genoma novopronađenih Bakteroidi vrsta, otkrili smo specifičnu gensku skupinu za razgradnju inulina i specifičan metabolički put za proizvodnju specifičnih kratkolančanih masnih kiselina, metabolit koji proizvodi crijevna mikrobiota. Ovakvi nalazi pomoći će znanstvenicima u budućnosti u predviđanju metaboličke fermentacije prehrambenih vlakana na temelju prisutnosti i sposobnosti specifičnih odgovora. "
Ova tehnika se može primijeniti na bakterije koje žive bilo gdje, da li se nalazi u ljudskim crijevima, u oceanu, ili čak u tlu. Iako postoji potreba za poboljšanjem njegove točnosti jer se čitanje sekvence DNA za neke genske regije smatra teškim, Hosokawa se nada da će se ova tehnika primijeniti u medicini i industriji te da će biti iskorištena za poboljšanje zdravlja ljudi i životinja.
Njihovi nalazi objavljeni su u Mikrobiom 23. siječnja, 2020. godine.