Egy új módszer feltárja, hogyan működnek a mikrobiális közösségek a testünkben

Valójában csak most kezdjük kaparni a felszínt, hogy megértsük a mikrobiota egészségügyi hatásait. A tudósok sok tekintetben belevágtak ebbe a munkába anélkül, hogy teljes képük lenne arról, hogyan néznek ki ezek a mikrobiális közösségek, mennyire elterjedtek és hogyan befolyásolják belső konfigurációjuk az emberi test közvetlen környezetét. "

Gail Rosen, PhD, a Drexel Műszaki Főiskola docense, a lap szerzője

Rosen vezeti a Drexel Biológiai Felfedező Központját a Big Data -ból, egy kutatócsoport, amely algoritmusokat és gépi tanulást alkalmaz, hogy segítsen megfejteni az elmúlt néhány évben elérhetővé vált hatalmas mennyiségű genetikai szekvenálási információt. Munkájuk és hasonló erőfeszítéseik világszerte a mikrobiológiai és genetikai kutatásokat a nedves laboratóriumból az adatközpontba helyezték át - számítási megközelítést teremtve a szervezet kölcsönhatásainak és evolúciójának tanulmányozásához, metagenomikának hívják.

Az ilyen típusú kutatások során egy genetikai anyagminta - DNS vagy RNS - szkennelése értelmezhető, hogy feltárja a valószínűsíthetően jelenlévő organizmusokat. A Rosen -csoport által bemutatott módszer egy lépéssel tovább megy a genetikai kód elemzésével, hogy észrevegye az ismétlődő mintákat, jelzi, hogy bizonyos organizmuscsoportok - ebben az esetben mikrobák - olyan gyakran találhatók együtt, hogy ez nem véletlen.

"Ezt a módszert tematagenomikának hívjuk, „mivel visszatérő témákat keresünk a mikrobiomákban, amelyek a mikrobák együttes előfordulásának mutatói, "Rosen mondta." Több ezer mikrobfaj él a szervezetben, így ha végiggondolod a csoportosítások összes lehetséges permutációját, akkor elképzelheted, milyen ijesztő feladat annak meghatározása, hogy melyikük él közösségben egymással. Módszerünk egy mintafelismerő algoritmust dolgoz fel a feladaton, ami óriási időt takarít meg és kiküszöböli a találgatásokat. "

A mikrobiota tanulmányozásának jelenlegi módszerei, bélbaktériumok, pl. vegyen mintát a test egy területéről, majd nézze meg a jelenlévő genetikai anyagot. Ennek a folyamatnak eleve hiányzik a fontos kontextusa, a szerzők szerint.

"Lehetetlen megérteni, hogy mit tesznek a mikrobák, ha először nem értjük a közösség kiterjedését, és milyen gyakran és hol fordulnak elő a testben, - mondta Steve Woloszynek, PhD, és MD gyakornok a Drexel Orvostudományi Főiskoláján és a cikk társszerzője. "Más szavakkal, nehéz kifejleszteni olyan gyógyszereket, amelyek elősegítik a természetes mikrobák együttélését, ha a „természetes állapotuk” még nem ismert. "

A mikrobiális közösségek teljes térképének megszerzése, a tematika segítségével, lehetővé teszi a kutatók számára, hogy megfigyeljék, hogyan változnak az idő múlásával - mind az egészséges emberekben, mind a betegségekben szenvedőkben. A kettő közötti különbség megfigyelése pedig a közösség működésére utal, valamint megvilágítja azt lehetővé tevő mikrobafajok konfigurációját.

"A legtöbb metagenomikai módszer csak azt mondja meg, hogy mely mikrobák bőségesek - tehát valószínűleg fontosak -, de valójában nem sokat árulnak el arról, hogy az egyes fajok hogyan támogatják a közösség többi tagját, "Rosen mondta." A mi módszerünkkel képet kap a közösség konfigurációjáról - pl. előfordulhat, hogy az E. coli és a B. fragilis a legelterjedtebb mikrobák, és meglehetősen egyenlő számban fordulnak elő - ami azt jelezheti, hogy kereszteződnek. Egy másik közösségben a B. fragilis lehet a legelterjedtebb mikroba, sok más mikrobával egyenlő, de lejjebb, számok - amelyek arra utalhatnak, hogy a B. fragilis bármiből táplálkoznak, minden együttműködés nélkül. "

Az emberi mikrobiota elemzésének egyik végső célja, hogy bizonyos mikrobaközösségek jelenlétét indikátorként használják olyan betegségek azonosítására, mint a Crohn -betegség vagy akár a rák bizonyos típusai. Az új módszer teszteléséhez a Drexel kutatói hasonló témamodellezési eljárásokkal állítják szembe a Crohn- és a szájrák diagnosztizálását bizonyos genetikai szekvenciák relatív bőségének mérésével.

A tematagenomikai módszer ugyanolyan pontosnak bizonyult a betegségek előrejelzésére, de sokkal gyorsabban teszi ezt, mint a többi témamodellezési módszer - percek versus napok -, és azt is megtudja, hogy az indikátorközösség egyes mikrobái hogyan járulhatnak hozzá a betegség súlyosságához. Ezzel a részletességgel, A kutatók célzott kezelések kidolgozásakor bizonyos genetikai csoportokba fognak beilleszkedni.

A csoport nyilvánosan hozzáférhetővé tette tematagenomikai elemzőeszközeit, remélve, hogy felgyorsítja az előrehaladást ezen betegségek gyógyításában és kezelésében.

"Nagyon korán van most, de minél többet értünk a mikrobióma működéséről - még akkor is, ha tudjuk, hogy a csoportok együtt tudnak cselekedni -, akkor megvizsgálhatjuk e csoportok anyagcsereútjait, és beavatkozhatunk vagy irányíthatjuk őket, így megnyitva az utat a gyógyszerfejlesztés és a terápiás kutatás felé, - mondta Rosen.

• A Mount Sinai Kravis Gyermekkórház új támogatásban részesül a Paws &Play program támogatására
• Az immunsejtek helyreállítják a sérült bélrendszert IBD -s gyermekeknél