Naujas metodas atskleidžia, kaip mūsų organizme veikia mikrobų bendruomenės

Mes iš tikrųjų tik pradedame šlifuoti paviršių, kad suprastume mikrobiotos poveikį sveikatai. Daugeliu atžvilgių mokslininkai įsitraukė į šį darbą, neturėdami išsamaus vaizdo apie tai, kaip atrodo šios mikrobų bendruomenės, kaip jie paplitę ir kaip jų vidinė konfigūracija veikia jų artimiausią aplinką žmogaus kūne “.

Gail Rosen, Daktaras, Drexelio inžinerijos kolegijos docentas, referato autorius

Rosenas vadovauja „Drexel“ biologinių atradimų centrui iš didelių duomenų, tyrėjų grupė, kuri taikė algoritmus ir mašininį mokymąsi, kad padėtų iššifruoti didžiulį kiekį genetinės sekos informacijos, kuri tapo prieinama per pastaruosius keletą metų. Jų darbas ir panašios pastangos visame pasaulyje perkelia mikrobiologijos ir genetikos tyrimus iš šlapios laboratorijos į duomenų centrą - sukuriant skaičiavimo metodą tiriant organizmų sąveiką ir evoliuciją, vadinama metagenomika.

Šio tipo tyrimuose genetinės medžiagos mėginio - DNR arba RNR - nuskaitymas gali būti aiškinamas taip, kad būtų atskleisti tikėtini organizmai. Roseno grupės pateiktas metodas žengia vieną žingsnį toliau, analizuodamas genetinį kodą, kad pastebėtų pasikartojančius modelius, nuoroda, kad tam tikros organizmų grupės - šiuo atveju mikrobai - randamos kartu taip dažnai, kad tai nėra atsitiktinumas.

„Šį metodą mes vadiname tematagenomika, „nes mes ieškome pasikartojančių temų mikrobiomose, kurios yra kartu atsirandančių mikrobų grupių rodikliai, "Rosenas sakė." Kūne gyvena tūkstančiai mikrobų rūšių, Taigi, jei galvojate apie visas grupių permainas, kurios gali egzistuoti, galite įsivaizduoti, kokia bauginanti užduotis yra nustatyti, kurie iš jų gyvena bendruomenėje. Mūsų metodas leidžia modelio aptikimo algoritmui atlikti užduotį, tai sutaupo nepaprastai daug laiko ir pašalina kai kuriuos spėjimus “.

Dabartiniai mikrobiotos tyrimo metodai, žarnyno bakterijos, pvz. paimkite mėginį iš kūno vietos ir pažiūrėkite į esamą genetinę medžiagą. Šiam procesui iš esmės trūksta svarbaus konteksto, pasak autorių.

„Neįmanoma iš tikrųjų suprasti, ką daro mikrobų bendruomenės, jei iš pradžių nesuprantame bendruomenės masto ir kaip dažnai bei kur dar jie gali atsirasti organizme, “, - sakė Steve'as Woloszynekas. Daktaras, ir MD stažuotojas Drexelio medicinos koledže ir straipsnio bendraautorius. "Kitaip tariant, sunku sukurti gydymo būdus, skatinančius natūralų mikrobų sambūvį, jei jų „natūrali būsena“ dar nėra žinoma “.

Gauti visą mikrobų bendruomenių žemėlapį, naudojant tematiką, leidžia tyrėjams stebėti, kaip jie keičiasi laikui bėgant - tiek sveikiems žmonėms, tiek sergantiems ligomis. Stebėdamas skirtumą tarp šių dviejų, galima sužinoti apie bendruomenės funkciją, taip pat apšviečia tai įgalinančią mikrobų rūšių konfigūraciją.

„Dauguma metagenomikos metodų tik nurodo, kokių mikrobų yra gausu, todėl jie gali būti svarbūs, tačiau jie iš tikrųjų daug nepasako apie tai, kaip kiekviena rūšis remia kitus bendruomenės narius, "Rosenas sakė." Naudodamiesi mūsų metodu, galite susidaryti bendruomenės konfigūracijos vaizdą, pvz. jis gali turėti E. coli ir B. fragilis kaip gausiausias mikrobas ir gana vienodas skaičius - tai gali reikšti, kad jie kryžminasi. Kitoje bendruomenėje B. fragilis gali būti gausiausias mikrobas, su daugeliu kitų mikrobų vienodai, bet žemesnis, skaičiai - tai gali reikšti, kad jie maitinasi tuo, ką gamina B. fragilis, be jokio bendradarbiavimo “.

Vienas iš galutinių žmogaus mikrobiotos analizės tikslų yra naudoti tam tikrų mikrobų bendruomenių buvimą kaip rodiklius, siekiant nustatyti tokias ligas kaip Krono ar net tam tikros vėžio rūšys. Norėdami išbandyti naują metodą, „Drexel“ tyrėjai prieštarauja panašioms temų modeliavimo procedūroms, kuriomis diagnozuojamas Krono ir burnos vėžys, matuojant santykinę tam tikrų genetinių sekų gausą.

Pasirodė, kad tematagenomikos metodas yra toks pat tikslus ligų prognozavimas, tačiau tai daro daug greičiau nei kiti temos modeliavimo metodai - minutės, palyginti su dienomis, - taip pat aiškinama, kaip kiekviena mikrobų rūšis rodiklių bendruomenėje gali prisidėti prie ligos sunkumo. Esant tokiam detalumo lygiui, kurdami tikslinį gydymą, tyrėjai galės įsitraukti į tam tikras genetines grupes.

Grupė paskelbė savo tematagenomikos analizės įrankius, tikėdamasi paspartinti šių ligų gydymą ir gydymą.

„Dabar labai anksti, bet kuo daugiau mes suprantame, kaip veikia mikrobiomas - net ir žinodami, kad grupės gali veikti kartu -, tada galime pažvelgti į šių grupių metabolinius kelius ir įsikišti arba juos kontroliuoti, taip atveriant kelią vaistų kūrimui ir terapijos tyrimams, “, - sakė Rozenas.

• Sinajaus kalno vaikų ligoninė gauna naują dotaciją „Paws &Play“ programai remti
• Imuninės ląstelės atkuria pažeistą žarną vaikams, sergantiems IBD