Новый инструмент регистрирует и отслеживает рост микробиома

За последние годы Человеческий микробиом приобрел огромную популярность благодаря своей роли в формировании здоровья. Это важно для человеческого развития, питание и иммунитет. Вот почему многие исследования были сосредоточены на том, как улучшить свое здоровье, воздействуя на микробиом или улучшая его.

Нормальная флора тонкой кишки - Фото:Катерина Кон / Shutterstock

Бактерии, живущие в людях, не захватчики, а полезные колонизаторы. Они обеспечивают множество преимуществ для здоровья. Любое изменение баланса этих видов было связано с аутоиммунными заболеваниями, такими как ревматоидный артрит, рассеянный склероз, диабет, фибромиалгия, и мышечная дистрофия.

Многие исследования посвящены микробиому, но одна часть его исследования, которая затрудняет наблюдение, - это то, как флора изменяется с течением времени в ответ на различные стимулы. В настоящее время, большинство ученых изучают микробиом, извлекая бактерии из образцов фекалий. Оттуда, они секвенировали геномы. Но, Одно из ограничений этого типа экспериментов состоит в том, что жизненно важная информация об изменениях в микробиоме, происходящих в кишечнике, теряется. Ученые, следовательно, не будет иметь полного представления о динамике флоры человека.

Команда исследователей из Института биологической инженерии Висса при Гарвардском университете и Гарвардской медицинской школы (HMS) нашла способ решить эту проблему. поскольку они смогли сформулировать бактериальные гены, которые были разработаны, чтобы определять и регистрировать изменения, происходящие в бактериальных популяциях в кишечнике. Сначала они опробовали инструмент на моделях мышей в лаборатории с точностью до одной клетки. Этот новый инструмент может проложить путь к разработке более сложного и всестороннего инструмента, который будет использоваться для диагностики и разработки новых терапевтических средств.

Часы микробиома

Опубликовано в журнале Nature Communications, исследование показывает, как новый алгоритм может обнаруживать и отслеживать изменения, происходящие в популяциях кишечной флоры. В системе используется колебательный генный контур, названный репрессилатором, который представляет собой тип генетических часов, используемых для измерения и измерения роста бактерий.

Он содержит три бактериальных гена, используемых для кодирования трех белков, а именно белки Tet Repressor, лакл и кл. Эти белки блокируют экспрессию одного из других белков. В цикле гены связаны или связаны в петлю отрицательной обратной связи; где, когда концентрация одного из репрессорных белков падает ниже нормы, подавленный белок будет экспрессироваться. Следовательно, блокирует экспрессию третьего белка, и цикл продолжается.

Так, когда ученые вводят гены в бактерии, количество завершенных циклов петли отрицательной обратной связи может стать записью скорости митоза или количества клеточных делений, завершенных бактериями, больше похоже на часы или таймер.
«Представьте, что у вас есть два человека с двумя разными часами, а секундная стрелка на часах одного человека двигалась в два раза быстрее, чем другая. Если вы остановили обе часы через час, они не договорились о том, который час, потому что их измерение времени зависит от скорости движения секундной стрелки. Наоборот, наш репрессилятор похож на часы, которые всегда движутся с одинаковой скоростью, поэтому независимо от того, сколько разных людей носят его, все они будут давать единообразное измерение времени. Это качество позволяет более точно изучать поведение бактерий в кишечнике, Дэвид Риглар из Института Висса и Имперского колледжа Лондона, сказал.

Чтобы создать таймер, исследователи объединили каждый из трех репрессорных белков с флуоресцентной молекулой. Они сделали RINGS (заключение о росте на уровне отдельных клеток на основе репрессиляторов), это рабочий процесс визуализации, который может отслеживать или записывать конкретный белок, который экспрессируется в различные моменты времени на протяжении роста бактерий.

Используя КОЛЬЦА, исследователи смогли успешно зарегистрировать количество митозов или делений клеток у многих видов бактерий. Новый инструмент помог решить конкретную проблему и в то же время предоставить платформу, которая поможет лучше изучить микробиом кишечника. Также, он может открыть дверь для новых терапевтических средств и новых диагностических тестов, которые могут помочь обуздать различные заболевания, связанные с дисбалансом или дисбактериозом кишечного микробиома.

• Генетический осциллятор фиксирует изменения в структуре роста микробиома кишечника
• Ротавирусная инфекция может играть роль в развитии диабета 1 типа