Un'analisi dei virus nelle viscere degli occidentali sani ha anche mostrato che cali e picchi nella diversità dei tipi di virus tra l'infanzia e la vecchiaia rispecchiano i cambiamenti batterici nel corso della vita.
Il database Gut Virome sviluppato dagli scienziati della Ohio State University identifica 33, 242 popolazioni virali uniche presenti nell'intestino umano. (Un insieme di virus come quelli presenti nell'intestino umano è chiamato viroma.) Questo non è motivo di allarme:la maggior parte dei virus non causa malattie.
Infatti, più gli scienziati imparano a conoscere i virus, più li vedono come parte dell'ecosistema umano - suggerendo che i virus hanno il potenziale per rappresentare una nuova classe di farmaci che potrebbero combattere i batteri che causano malattie, soprattutto quelli resistenti agli antibiotici. Una migliore conoscenza dei virus nell'ambiente intestinale potrebbe persino migliorare la comprensione dei sintomi gastrointestinali sperimentati da alcuni dei pazienti COVID-19 più malati.
I ricercatori hanno in programma di aggiornare regolarmente il database ad accesso aperto.
Abbiamo stabilito un solido punto di partenza per vedere come appare il viroma negli umani. Se riusciamo a caratterizzare i virus che ci tengono in salute, potremmo essere in grado di sfruttare tali informazioni per progettare terapie future per agenti patogeni che non possono essere altrimenti trattati con farmaci".
Olivier Zablocki, coautore dello studio, ricercatore post-dottorato in microbiologia presso Ohio State
Lo studio è pubblicato oggi (24 agosto) sulla rivista Cellula ospite e microbi .
Oggigiorno parlare di batteri buoni e cattivi nel microbioma intestinale è all'ordine del giorno, ma i virus nell'intestino - e ovunque - sono difficili da rilevare perché i loro genomi non contengono una sequenza di geni distintivi comune a quella dei genomi dei batteri. Tanto del vasto spazio di sequenza dei virus rimane inesplorato che viene spesso definito "materia oscura".
Per questo lavoro, i ricercatori hanno iniziato con i dati di 32 studi in circa un decennio che avevano esaminato i virus intestinali in un totale di 1, 986 persone sane e malate in 16 paesi. Utilizzando tecniche per rilevare i genomi dei virus, il team ha identificato più di 33, 000 diverse popolazioni virali.
"Abbiamo utilizzato l'apprendimento automatico su virus noti per aiutarci a identificare i virus sconosciuti, " ha detto la prima autrice Ann Gregory, che ha completato questo lavoro mentre era una studentessa laureata presso l'Ohio State. "Eravamo interessati a quanti tipi di virus potevamo vedere nell'intestino, e abbiamo determinato da quanti tipi di genomi potevamo vedere dal momento che non potevamo vedere visivamente i virus".
La loro analisi ha confermato i risultati di studi più piccoli che suggeriscono che sebbene alcune popolazioni virali fossero condivise all'interno di un sottoinsieme di persone, non esiste un nucleo centrale di virus intestinali comune a tutti gli esseri umani.
Sono state individuate alcune tendenze, però. In individui occidentali sani, l'età influenza la diversità dei virus nell'intestino, che aumenta significativamente dall'infanzia all'età adulta, e poi diminuisce dopo i 65 anni. Il modello corrisponde a ciò che è noto sui flussi e riflussi della diversità batterica intestinale con un'eccezione:gli intestini infantili con un sistema immunitario sottosviluppato pullulano di una serie di tipi di virus, ma poche varietà di batteri.
Le persone che vivono in paesi non occidentali avevano una maggiore diversità del virus intestinale rispetto agli occidentali. Gregory ha affermato che altre ricerche hanno dimostrato che gli individui non occidentali che si trasferiscono negli Stati Uniti o in un altro paese occidentale perdono quella diversità del microbioma, suggerendo che la dieta e l'ambiente guidano le differenze di viroma. (Per esempio, gli scienziati hanno trovato alcuni virus vegetali intatti nell'intestino - l'unico modo per arrivarci è attraverso la dieta.) Variazioni nella diversità virale potrebbero essere osservate anche nei partecipanti sani rispetto a quelli malati nei 32 studi analizzati.
"Una regola generale per l'ecologia è che una maggiore diversità porta a un ecosistema più sano, " Gregory ha detto. "Sappiamo che una maggiore diversità di virus e microbi è solitamente associata a un individuo più sano. E abbiamo visto che gli individui più sani tendono ad avere una maggiore diversità di virus, indicando che questi virus potrebbero potenzialmente fare qualcosa di positivo e avere un ruolo benefico".
Quasi tutte le popolazioni - il 97,7% - erano fagi, che sono virus che infettano i batteri. I virus non hanno alcuna funzione senza un ospite:si spostano in un ambiente finché non infettano un altro organismo, sfruttando le sue proprietà per fare copie di se stessi. I virus più studiati uccidono le cellule ospiti, ma gli scienziati del laboratorio dell'Ohio in cui hanno lavorato Gregory e Zablocki hanno scoperto sempre più virus di tipo fagico che coesistono con i loro microbi ospiti e producono persino geni che aiutano le cellule ospiti a competere e sopravvivere.
Il capo di quel laboratorio, autore senior dello studio Matthew Sullivan, ha gli occhi puntati sulla "terapia dei fagi" - l'idea centenaria di usare i fagi per uccidere i patogeni o i superbatteri resistenti agli antibiotici.
"I fagi fanno parte di una vasta rete interconnessa di organismi che vivono con noi e su di noi, e quando vengono utilizzati antibiotici ad ampio spettro per combattere le infezioni, danneggiano anche il nostro microbioma naturale, "Sullivan ha detto. "Stiamo costruendo un toolkit per ridimensionare la nostra comprensione e capacità di utilizzare i fagi per sintonizzare i microbiomi disturbati verso uno stato sano.
"È importante che una tale terapia dovrebbe avere un impatto non solo sul nostro microbioma umano, ma anche che in altri animali, piante e sistemi ingegnerizzati per combattere agenti patogeni e superbatteri. Potrebbero anche fornire una base per qualcosa che potremmo dover considerare negli oceani del mondo per combattere il cambiamento climatico».
Un professore di microbiologia e civile, ingegneria ambientale e geodetica, Sullivan ha contribuito a stabilire collaborazioni di ricerca interdisciplinari presso l'Ohio State. Ha recentemente fondato e dirige il nuovo Center of Microbiome Science dell'Ohio State e co-dirige il programma Microbial Communities dell'Infectious Diseases Institute.
Zablocki ha notato che c'è ancora molto da imparare sulle funzioni dei virus nell'intestino, sia benefiche che dannose.
"Lo vedo come la gallina e l'uovo, " ha detto. "Vediamo la malattia e vediamo la struttura della comunità. È stato a causa di questa struttura comunitaria che si è verificata la malattia, o è la malattia che causa la struttura comunitaria che vediamo? Questo set di dati standardizzato ci consentirà di rispondere a queste domande".
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