Štúdia zisťuje jedinečný vírusový odtlačok prsta pre každé ľudské črevo

Zloženie črevného vírusu každého človeka je jedinečné ako odtlačok prsta, podľa prvej štúdie zostaviť komplexnú databázu vírusových populácií v ľudskom tráviacom systéme.

Analýza vírusov v črevách zdravých ľudí na Západe tiež ukázala, že poklesy a vrcholy v rozmanitosti typov vírusov medzi detstvom a starnutím odrážajú bakteriálne zmeny v priebehu života.

Databáza Gut Virome vyvinutá vedcami Štátnej univerzity v Ohiu identifikuje 33, 242 jedinečných vírusových populácií, ktoré sa nachádzajú v ľudskom čreve. (Súbor vírusov podobných tým, ktoré sú v ľudskom čreve, sa nazýva virom.) To nie je dôvod na obavy:väčšina vírusov nespôsobuje choroby.

V skutočnosti, čím viac sa vedci dozvedia o vírusoch, tým viac ich vnímajú ako súčasť ľudského ekosystému - čo naznačuje, že vírusy majú potenciál predstavovať novú triedu liekov, ktoré by mohli bojovať proti baktériám spôsobujúcim choroby, obzvlášť tých, ktorí sú odolní voči antibiotikám. Lepšia znalosť vírusov v črevnom prostredí by mohla dokonca zlepšiť porozumenie gastrointestinálnym symptómom, s ktorými sa stretávajú niektorí z najchudobnejších pacientov s COVID-19.

Vedci plánujú databázu s otvoreným prístupom pravidelne aktualizovať.

Vytvorili sme robustný východiskový bod, aby sme zistili, ako virom vyzerá u ľudí. Ak dokážeme charakterizovať vírusy, ktoré nás udržiavajú zdravé, tieto informácie by sme mohli využiť na navrhnutie budúcich terapeutík pre patogény, ktoré sa inak nedajú liečiť liekmi. “

Olivier Zablocki, spoluautor štúdie, postdoktorandský výskumník v mikrobiológii v štáte Ohio

Štúdia je dnes (24. augusta) uverejnená v časopise Bunkový hostiteľ a mikrób .

Reči o dobrých a zlých baktériách v črevnom mikrobióme sú v dnešnej dobe bežné, ale vírusy v čreve - a všade - je ťažké zistiť, pretože ich genómy neobsahujú spoločnú sekvenciu podpisových génov, akú obsahujú genómy baktérií. Toľko z obrovského sekvenčného priestoru vírusov zostáva nepreskúmaných, že je často označované ako „temná hmota“.

Za túto prácu, vedci začali s údajmi z 32 štúdií za zhruba desať rokov, ktoré skúmali črevné vírusy celkovo v 1, 986 zdravých a chorých ľudí v 16 krajinách. Použitie techník na detekciu vírusových genómov, tím identifikoval viac ako 33, 000 rôznych vírusových populácií.

„Použili sme strojové učenie o známych vírusoch, ktoré nám pomohlo identifikovať neznáme vírusy, “povedala prvá autorka Ann Gregoryová, ktorá dokončila túto prácu, keď bola postgraduálnou študentkou v štáte Ohio. „Zaujímalo nás, koľko typov vírusov sme mohli vidieť v čreve, a zistili sme, že podľa toho, koľko typov genómov sme videli, pretože sme vírusy vizuálne nevideli. “

Ich analýza potvrdila zistenia z menších štúdií, ktoré naznačujú, že hoci niekoľko vírusových populácií bolo zdieľaných v podskupine ľudí, neexistuje žiadna základná skupina črevných vírusov spoločná pre všetkých ľudí.

Zistilo sa niekoľko trendov, však. U zdravých západných jedincov vek ovplyvňuje rozmanitosť vírusov v čreve, ktorá sa od detstva do dospelosti výrazne zvyšuje, a potom klesá po dosiahnutí veku 65 rokov. Vzorec sa zhoduje s tým, čo je známe o prílivoch a odlivoch črevnej bakteriálnej diverzity, s jedinou výnimkou:črevá novorodencov s nedostatočne vyvinutým imunitným systémom sa hemžia celým radom typov vírusov, ale málo odrôd baktérií.

Ľudia žijúci v nezápadných krajinách mali väčšiu rozmanitosť črevných vírusov ako západniari. Gregory uviedol, že ďalší výskum ukázal, že nezápadní jednotlivci, ktorí sa presťahujú do USA alebo inej západnej krajiny, strácajú túto mikrobiómovú rozmanitosť, čo naznačuje, že diéta a prostredie vedú k rozdielom vo virume. (Napríklad, vedci našli v čreve niektoré neporušené rastlinné vírusy - jediný spôsob, ako sa tam dostať, je prostredníctvom stravy.) V 32 analyzovaných štúdiách bolo možné vidieť rozdiely vo vírusovej diverzite aj u zdravých a chorých účastníkov.

„Všeobecným pravidlom ekológie je, že vyššia diverzita vedie k zdravšiemu ekosystému, „Povedal Gregory.“ Vieme, že so zdravším jedincom je zvyčajne spojená väčšia rozmanitosť vírusov a mikróbov. A videli sme, že zdravší jedinci majú tendenciu mať väčšiu rozmanitosť vírusov, čo naznačuje, že tieto vírusy môžu potenciálne robiť niečo pozitívne a mať prospešnú úlohu. “

Takmer všetky populácie - 97,7 percenta - boli fágy, čo sú vírusy, ktoré infikujú baktérie. Vírusy bez hostiteľa nemajú žiadnu funkciu - unášajú sa v prostredí, kým neinfikujú iný organizmus, využívať výhody svojich vlastností na vytváranie kópií seba. Najštudovanejšie vírusy zabíjajú svoje hostiteľské bunky, ale vedci z Ohio State lab, v ktorom Gregory a Zablocki pracovali, objavili stále viac vírusov fágového typu, ktoré koexistujú s ich hostiteľskými mikróbmi a dokonca produkujú gény, ktoré pomáhajú hostiteľským bunkám súťažiť a prežiť.

Vedúci tohto laboratória hlavný autor štúdie Matthew Sullivan, zameriava sa na „fágovú terapiu“-100-ročnú myšlienku používať fágy na ničenie patogénov alebo superbugov odolných voči antibiotikám.

„Fágy sú súčasťou rozsiahlej prepojenej siete organizmov, ktoré žijú s nami a na nás, a keď sa na boj proti infekcii používajú širokospektrálne antibiotiká, poškodzujú aj náš prirodzený mikrobióm, „Povedal Sullivan.“ Vyvíjame súbor nástrojov na rozšírenie nášho porozumenia a schopností používať fágy na naladenie narušených mikrobiómov späť do zdravého stavu.

„Dôležité je, taká terapeutická látka by mala mať vplyv nielen na náš ľudský mikrobióm, ale aj to u iných zvierat, rastliny a navrhnuté systémy na boj proti patogénom a superbugom. Mohli by tiež poskytnúť základ pre niečo, čo by sme vo svetovom oceáne mohli zvážiť v boji proti zmene klímy. “

Profesor mikrobiológie a občianstva, environmentálne a geodetické inžinierstvo, Sullivan pomohol nadviazať medziodborovú spoluprácu v oblasti výskumu v štáte Ohio. Nedávno založil a riadi nové stredisko mikrobiómovej vedy v štáte Ohio a je spoluautorom programu pre mikrobiálne komunity Inštitútu pre infekčné choroby.

Zablocki poznamenal, že o funkciách vírusov v čreve je stále veľa informácií - prospešných aj škodlivých.

„Vidím to ako kura a vajce, "povedal." Vidíme chorobu a vidíme štruktúru komunity. Bolo to kvôli tejto komunitnej štruktúre, že sa choroba vyskytla, alebo choroba spôsobuje štruktúru komunity, ktorú vidíme? Tento štandardizovaný súbor údajov nám umožní zodpovedať tieto otázky. "

• Zdravotnícki odborníci poskytujú usmernenia k vedeckému výskumu synbiotík
• Trvalá povaha IBD spojená s dlhovekou imunitnou bunkou, ktorá vyvoláva škodlivý zápal