Nový nástroj zaznamenáva a sleduje rast mikrobiómov

Za posledné roky, ľudský mikrobióm si získal obrovskú popularitu vďaka svojej úlohe pri formovaní vlastného zdravia. Je nevyhnutný pre rozvoj človeka, výživa, a imunitu. Preto sa mnohé štúdie zamerali na to, ako zlepšiť zdravie človeka zacielením alebo zlepšením mikrobiómu.

Normálna flóra tenkého čreva - Ilustračný kredit:Kateryna Kon / Shutterstock

Baktérie žijúce v ľuďoch nie sú útočníkmi, ale prospešnými kolonizátormi. Poskytujú široké spektrum zdravotných výhod. Akákoľvek zmena rovnováhy týchto druhov je spojená s autoimunitnými ochoreniami, ako je reumatoidná artritída, roztrúsená skleróza, cukrovka, fibromyalgia, a svalovej dystrofie.

Mnoho štúdií sa zaoberalo mikrobiómom, ale jedna časť štúdie, ktorá sťažuje pozorovanie, je to, ako sa flóra v priebehu času mení v reakcii na rôzne podnety. V súčasnej dobe väčšina vedcov študuje mikrobióm extrahovaním baktérií zo vzoriek stolice. Odtiaľ, sekvenovali genómy. Ale, jedným z obmedzení tohto typu experimentu je, že sa stratia dôležité informácie o zmenách mikrobiómu vyskytujúceho sa v čreve. Vedci, preto, nebude mať úplný obraz o dynamike ľudskej flóry.

Tím vedcov z Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering na Harvard University a Harvard Medical School (HMS) našiel spôsob, ako problém vyriešiť, pretože boli schopní formulovať bakteriálne gény, ktoré boli navrhnuté tak, aby určovali a zaznamenávali zmeny, ku ktorým dochádza v bakteriálnych populáciách v čreve. Nástroj si najskôr vyskúšali na modeloch myší v laboratóriu s jednobunkovou presnosťou. Tento nový nástroj môže pripraviť pôdu pre navrhnutie komplexnejšieho a komplexnejšieho nástroja, ktorý sa bude používať na diagnostiku a formulovanie nových terapeutík.

Mikrobiologické hodiny

Publikované v časopise Nature Communications, štúdia ukazuje, ako nový algoritmus dokáže detekovať a sledovať zmeny, ku ktorým dochádza v populáciách črevnej flóry. Systém používa oscilačný génový obvod, dabovaný ako represor, čo je typ genetických hodín používaných na meranie a meranie rastu baktérií.

Obsahuje tri bakteriálne gény používané na kódovanie troch proteínov, menovite proteíny Tet represor, lacl, a kl. Tieto proteíny blokujú expresiu jedného z ďalších proteínov. V cykle, gény sú zviazané alebo spojené do slučky negatívnej spätnej väzby; pričom keď jedna z koncentrácií represorových proteínov klesne pod normálnu hodnotu, bude potlačený proteín. Preto, blokuje expresiu tretieho proteínu, a kolobeh pokračuje.

Takže, keď vedci zavedú gény do baktérií, čísla cyklu slučky negatívnej spätnej väzby, ktoré sú dokončené, sa môžu stať záznamom miery mitózy alebo počtu delení buniek, ktoré baktérie dokončili, skôr ako hodiny alebo časovač.
"Predstavte si, že by ste mali dvoch ľudí na sebe dve rôzne hodinky, a sekundová ručička na hodinkách jednej osoby sa pohybovala dvakrát rýchlejšie ako druhá osoba. Ak ste po jednej hodine zastavili obe hodinky, nezhodli by sa na tom, koľko je hodín, pretože ich meranie času sa líši v závislosti od rýchlosti pohybu druhej ruky. Naproti tomu náš represor je ako hodinky, ktoré sa vždy pohybujú rovnakou rýchlosťou, bez ohľadu na to, koľko rôznych ľudí nosí jedného, všetky poskytnú konzistentné meranie času. Táto kvalita nám umožňuje presnejšie študovať správanie baktérií v čreve, "David Riglar z Wyss Institute a Imperial College London, povedal.

Ak chcete vytvoriť časovač, vedci spojili každý z troch represorových proteínov s fluorescenčnou molekulou. Urobili RINGS (Inferencia rastu na báze represora na úrovni jednej bunky), čo je zobrazovací pracovný tok, ktorý môže sledovať alebo zaznamenávať konkrétny proteín, ktorý je exprimovaný v rôznych časových bodoch počas rastu baktérií.

S použitím PRSTENCOV, vedcom sa podarilo úspešne zaznamenať počet mitóz alebo delenie buniek u mnohých bakteriálnych druhov. Nový nástroj pomohol vyriešiť konkrétny problém a zároveň poskytnúť platformu, ktorá môže pomôcť viac študovať črevný mikrobióm. Tiež, môže otvoriť dvere novým terapeutikám a novým diagnostickým testom, ktoré môžu pomôcť obmedziť rôzne choroby súvisiace s nerovnováhou črevného mikrobiómu alebo dysbiózou.

• Genetický oscilátor zachytáva zmeny v vzorcoch rastu črevných mikrobiómov
• Rotavírusová infekcia môže hrať úlohu vo vývoji diabetu 1. typu