Исследование обнаружило уникальный вирусный отпечаток каждого кишечника человека

Состав вируса кишечника каждого человека уникален, как отпечаток пальца. согласно первому исследованию по созданию всеобъемлющей базы данных вирусных популяций в пищеварительной системе человека.

Анализ вирусов в кишечнике здоровых жителей Запада также показал, что спады и пики разнообразия типов вирусов между детством и старостью отражают бактериальные изменения на протяжении всей жизни.

База данных кишечного вирома, разработанная учеными из Университета штата Огайо, определяет 33, 242 уникальные вирусные популяции, присутствующие в кишечнике человека. (Набор вирусов, подобных тем, что есть в кишечнике человека, называется виромом.) Это не повод для беспокойства:большинство вирусов не вызывают болезней.

По факту, чем больше ученые узнают о вирусах, тем больше они рассматривают их как часть человеческой экосистемы - предполагая, что вирусы могут представлять новый класс лекарств, которые могут бороться с болезнетворными бактериями, особенно устойчивые к антибиотикам. Лучшее знание вирусов в кишечной среде может даже улучшить понимание желудочно-кишечных симптомов, которые испытывают некоторые из самых тяжелых пациентов с COVID-19.

Исследователи планируют регулярно обновлять базу данных открытого доступа.

<цитата>

Мы установили надежную отправную точку, чтобы увидеть, как выглядит виром у людей. Если мы сможем охарактеризовать вирусы, которые поддерживают наше здоровье, мы могли бы использовать эту информацию для разработки будущих терапевтических средств для патогенов, которые иначе не поддаются лечению с помощью лекарств ».

Оливье Заблоцкий, соавтор исследования, постдокторант по микробиологии в штате Огайо

Исследование опубликовано сегодня (24 августа) в журнале. Клеточный хозяин и микроб .

В наши дни разговоры о хороших и плохих бактериях в микробиоме кишечника стали обычным явлением, но вирусы в кишечнике - и повсюду - трудно обнаружить, потому что их геномы не содержат общей сигнатурной генной последовательности, как в геномах бактерий. Так большая часть обширного пространства последовательностей вирусов остается неизученной, что ее часто называют «темной материей».

Для этой работы исследователи начали с данных 32 исследований, проведенных примерно за десятилетие, в которых изучались вирусы кишечника в общей сложности 1, 986 здоровых и больных людей в 16 странах мира. Используя методы обнаружения вирусных геномов, команда определила более 33, 000 различных вирусных популяций.

"Мы использовали машинное обучение на известных вирусах, чтобы помочь нам идентифицировать неизвестные вирусы, "сказал первый автор Энн Грегори, которая выполнила эту работу, когда была аспирантом в штате Огайо. "Нас интересовало, сколько типов вирусов мы можем увидеть в кишечнике, и мы определили это по тому, сколько типов геномов мы могли видеть, поскольку мы не могли видеть вирусы визуально ».

Их анализ подтвердил результаты небольших исследований, предполагающих, что, хотя несколько вирусных популяций были общими для подгруппы людей, не существует основной группы кишечных вирусов, общих для всех людей.

Было выявлено несколько тенденций, тем не мение. У здоровых западных людей возраст влияет на разнообразие вирусов в кишечнике, который значительно увеличивается с детства до взрослой жизни, а затем уменьшается после 65 лет. Картина соответствует тому, что известно о приливах и отливах кишечного бактериального разнообразия, за одним исключением:кишечник младенцев с недоразвитой иммунной системой изобилует различными типами вирусов, но несколько разновидностей бактерий.

У людей, живущих в незападных странах, разнообразие кишечных вирусов было выше, чем у жителей Запада. Грегори сказал, что другие исследования показали, что люди незападного происхождения, которые переезжают в Соединенные Штаты или другую западную страну, теряют это разнообразие микробиома. предполагая, что диета и окружающая среда определяют различия вирома. (Например, ученые обнаружили некоторые интактные вирусы растений в кишечнике - единственный способ попасть туда - через диету). В 32 проанализированных исследованиях также можно было наблюдать вариации вирусного разнообразия у здоровых и больных участников.

"Общее практическое правило экологии заключается в том, что большее разнообразие ведет к более здоровой экосистеме, Грегори сказал:«Мы знаем, что большее разнообразие вирусов и микробов обычно связано с более здоровым человеком. И мы увидели, что у более здоровых людей обычно больше вирусов, что указывает на то, что эти вирусы потенциально могут делать что-то положительное и иметь полезную роль ».

Почти все популяции - 97,7% - были фагами, которые представляют собой вирусы, поражающие бактерии. Вирусы не функционируют без хозяина - они дрейфуют в окружающей среде, пока не заразят другой организм, используя его свойства, чтобы делать копии самих себя. Наиболее изученные вирусы убивают свои клетки-хозяева, но ученые из лаборатории штата Огайо, в которой работали Грегори и Заблоки, открывают все больше и больше вирусов фагового типа, которые сосуществуют с микробами-хозяевами и даже производят гены, которые помогают клеткам-хозяевам конкурировать и выживать.

Руководитель этой лаборатории, старший автор исследования Мэтью Салливан, Нацелен на «фаговую терапию» - идею 100-летней давности использования фагов для уничтожения устойчивых к антибиотикам патогенов или супербактерий.

"Фаги являются частью обширной взаимосвязанной сети организмов, которые живут с нами и на нас, и когда для борьбы с инфекцией используются антибиотики широкого спектра действия, они также вредят нашему естественному микробиому, Салливан сказал:«Мы создаем инструментарий, чтобы расширить наши знания и возможности использовать фаги для настройки нарушенных микробиомов обратно в здоровое состояние.

"Важно отметить, что такое терапевтическое средство должно воздействовать не только на наш микробиом человека, но также и у других животных, растения и инженерные системы для борьбы с патогенами и супербактериями. Они также могут стать основой для чего-то, что нам, возможно, придется рассмотреть в Мировом океане для борьбы с изменением климата ».

Профессор микробиологии и гражданского, эколого-геодезическая инженерия, Салливан помог наладить междисциплинарное исследовательское сотрудничество в штате Огайо. Недавно он основал и руководит новым центром науки о микробиоме штата Огайо и одним из руководителей программы «Сообщества микробов» Института инфекционных заболеваний.

Заблоцкий отметил, что еще многое предстоит узнать о функциях вирусов в кишечнике - как полезных, так и вредных.

"Я вижу это как курицу и яйцо, - сказал он. - Мы видим болезнь и структуру сообщества. Болезнь возникла из-за этой структуры сообщества, или болезнь вызывает ту структуру сообщества, которую мы видим? Этот стандартизированный набор данных позволит нам ответить на эти вопросы ".

• Эксперты в области здравоохранения предоставляют рекомендации по научному исследованию синбиотиков.
• Длительный характер ВЗК связан с долгоживущими иммунными клетками, которые провоцируют разрушительное восп…