"Naš dugogodišnji znanstveni i medicinski cilj je razjasniti utjecaj mikrobioma na zdravlje i bolesti ljudi, s mozgom kao fascinantnom novom granicom, "kaže prof. Eran Elinav s Odjela za imunologiju. Njegov tim proveo je studiju zajedno s studijom prof. Erana Segala s Odjela za računalstvo i primijenjenu matematiku.
Segal razrađuje:
S obzirom na sve veće dokaze da mikrobiom utječe na funkciju mozga i bolesti, htjeli smo proučiti njegovu potencijalnu ulogu u ALS -u. "
Studiju su vodili postdoktorandi dr. Eran Blacher i Stavros Bashiardes, i znanstvenik dr. Hagit Shapiro, sve u laboratoriju Elinav. Surađivali su s dr. Daphnom Rothschild, postdoktorand u laboratoriju Erana Segala, i dr. Marc Gotkine, Predstojnik Klinike za bolesti motornih neurona u Medicinskom centru Hadassah, kao i s drugim znanstvenicima iz Weizmanna i drugdje.
Znanstvenici su počeli pokazivati u nizu eksperimenata da su se simptomi bolesti slične ALS-u kod transgenih miševa pogoršali nakon što su tim miševima dali antibiotike širokog spektra kako bi izbrisali značajan dio njihovog mikrobioma. U Dodatku, znanstvenici su otkrili da uzgoj ovih miševa sklonih ALS-u u uvjetima bez klica (u kojima, po definiciji, miševi nemaju vlastiti mikrobiom), izuzetno je teško, pošto su ti miševi teško preživjeli u sterilnom okruženju. Zajedno, ti su rezultati nagovijestili potencijalnu vezu između promjena u mikrobiomu i ubrzanog napredovanja bolesti kod miševa koji su genetski osjetljivi na ALS.
Sljedeći, koristeći napredne računske metode, znanstvenici su okarakterizirali sastav i funkciju mikrobioma u miševa sklonih ALS-u, uspoređujući ih s običnim miševima. Identificirali su 11 mikrobnih sojeva koji su se promijenili u miševa sklonih ALS-u kako je bolest napredovala ili čak prije nego što su miševi razvili jasne simptome ALS-a. Kad su znanstvenici izolirali ove mikrobne sojeve i dali ih jednog po jednog - u obliku dodataka sličnih probioticima - miševima sklonim ALS -u nakon liječenja antibioticima, neki od ovih sojeva imali su jasan negativan utjecaj na bolest sličnu ALS-u. Ali jedan soj, Akkermansia muciniphila, značajno usporilo napredovanje bolesti kod miševa i produžilo njihovo preživljavanje.
Da bi se otkrio mehanizam pomoću kojeg Akkermansia može proizvesti svoj učinak, znanstvenici su ispitali tisuće malih molekula koje izlučuju crijevni mikrobi. Oni su uključili jednu molekulu zvanu nikotinamid (NAM):razine u krvi i u cerebrospinalnoj tekućini miševa sklonih ALS-u smanjene su nakon liječenja antibioticima i povećane su nakon što su ti miševi uneseni s Akkermansijom, koji je uspio izlučiti ovu molekulu. Kako bi potvrdili da je NAM doista molekula izlučena mikrobiomom koja bi mogla ometati tijek ALS-a, znanstvenici su kontinuirano infuzirali miševe sklone ALS-u s NAM-om. Kliničko stanje ovih miševa značajno se poboljšalo. Detaljna studija ekspresije gena u njihovom mozgu pokazala je da je NAM poboljšao rad njihovih motornih neurona.