Novi alat bilježi i prati rast mikrobioma

Proteklih godina, ljudski mikrobiom stekao je ogromnu popularnost zbog svoje uloge u oblikovanju vlastitog zdravlja. Neophodan je za razvoj čovjeka, prehrana, i imunitet. Zato su se mnoge studije usredotočile na to kako poboljšati svoje zdravlje ciljanjem ili poboljšanjem mikrobioma.

Normalna flora tankog crijeva - Ilustracija zasluga:Kateryna Kon / Shutterstock

Bakterije koje žive u ljudima nisu napadači, već korisni kolonizatori. Oni pružaju široku lepezu zdravstvenih prednosti. Svaka promjena u ravnoteži ovih vrsta povezana je s autoimunim bolestima poput reumatoidnog artritisa, Multipla skleroza, dijabetes, fibromijalgija, i mišićna distrofija.

Mnoga su se istraživanja bavila mikrobiomom, ali jedan dio proučavanja koji otežava promatranje jest kako se flora mijenja s vremenom kao odgovor na različite podražaje. Trenutno, većina znanstvenika proučava mikrobiom vađenjem bakterija iz fekalnih uzoraka. Odatle, sekvencirali su genome. Ali, jedno od ograničenja ove vrste pokusa je da se izgube vitalne informacije o promjenama mikrobioma koje se javljaju u crijevima. Znanstvenici, stoga, neće imati potpunu sliku o dinamici ljudske flore.

Tim istraživača na Wyss Institutu za biološki nadahnuto inženjerstvo na Sveučilištu Harvard i Harvard Medical School (HMS) pronašao je način za rješavanje problema, jer su uspjeli formulirati bakterijske gene koji su dizajnirani za određivanje i bilježenje promjena koje se događaju u bakterijskim populacijama u crijevima. Alat su najprije u laboratoriju isprobali na modelima miševa s jednostaničnom preciznošću. Ovaj novi alat može utrti put za projektiranje složenijeg i sveobuhvatnijeg alata koji će se koristiti za dijagnostiku i formuliranje nove terapije.

Sat sa mikrobiomom

Objavljeno u časopisu Nature Communications, studija pokazuje kako novi algoritam može otkriti i pratiti promjene koje se događaju u populacijama crijevne flore. Sustav koristi oscilirajući krug gena, nazvan represivatorom, što je vrsta genetskog sata koji se koristi za mjerenje i mjerenje rasta bakterija.

Sadrži tri bakterijska gena koji se koriste za kodiranje tri proteina, naime proteini Tet Repressor, lacl, i kl. Ovi proteini blokiraju ekspresiju jednog od drugih proteina. U ciklusu, geni su vezani ili povezani u petlju negativne povratne sprege; pri čemu kada jedna od koncentracija proteina represora padne ispod normalne, potisnuti protein će se eksprimirati. Stoga, blokira ekspresiju trećeg proteina, i ciklus se nastavlja.

Tako, kad znanstvenici uvedu gene u bakteriju, završeni brojevi ciklusa negativne povratne sprege mogu postati zapis o brzini mitoze ili o tome koliko je dioba stanica završila bakterija, više poput sata ili mjerača vremena.
„Zamislite da imate dvije osobe koje nose dva različita sata, a druga kazaljka na satu jedne osobe kretala se dvostruko brže od druge osobe. Ako ste zaustavili oba sata nakon jednog sata, ne bi se složili koliko je sati, jer njihovo mjerenje vremena varira ovisno o brzini kretanja druge ruke. U kontrastu, naš represator je poput sata koji se uvijek kreće istom brzinom, pa bez obzira na to koliko različitih ljudi nosi jedno, svi će oni dosljedno mjeriti vrijeme. Ova nam kvaliteta omogućuje preciznije proučavanje ponašanja bakterija u crijevima, David Riglar s Wyss Instituta i Imperial College London, rekao je.

Da biste stvorili mjerač vremena, istraživači su udružili svaki od tri proteina represora s fluorescentnom molekulom. Napravili su RINGS (Zaključak o rastu na temelju reprezentativatora na razini jedne stanice), koji je tijek snimanja koji može pratiti ili zabilježiti specifične proteine ​​koji se izražavaju u različitim vremenskim točkama tijekom rasta bakterija.

Uz upotrebu prstenova, istraživači su uspjeli zabilježiti broj mitoza ili dioba stanica u mnogim vrstama bakterija. Novi alat je pomogao riješiti određeni problem, a u isto vrijeme, pružiti platformu koja može pomoći u proučavanju mikrobioma crijeva. Također, može otvoriti vrata novim terapeutima i novim dijagnostičkim testovima koji mogu pomoći u suzbijanju različitih bolesti povezanih s neravnotežom crijevnih mikrobioma ili disbiozom.

• Genetski oscilator bilježi promjene u obrascima rasta crijevnih mikrobioma
• Rotavirusna infekcija može igrati ulogu u razvoju dijabetesa tipa 1