Raziskovalci z genomskimi orodji in superračunalniki preučujejo črevesni mikrobiom dojenčka

Od leta 2017, Raziskovalka Casey Morrow z Univerze v Alabami v Birminghamu, Doktor znanosti, in Hyunmin Koo, Doktor znanosti, so uporabili močna genomska orodja in superračunalnike, ki analizirajo ogromne količine genetskih podatkov za identifikacijo posameznih sevov znotraj posamezne vrste črevesnega mikrobioma.

Ta metoda "prstnih odtisov" mikrobiomov je pomagala prikazati materinske vire mikrobov za mikrobiome človeškega dojenčka ali miši; pa tudi izredno obstojnost črevesnih mikrobnih sevov pri odraslih človeških dvojčkih, ki so desetletja živeli ločeno.

Zdaj sta Koo in Morrow svojo študijo stabilnosti mikrobioloških sevov preusmerila na dojenčke in otroke pri ljudeh, starost kmalu po rojstvu (približno 6 mesecev) do 6 let. Na splošno, ugotovili so, da obstajajo posamezni vzorci specifičnosti mikrobnega seva, ko se razvijejo mikrobiomi črevesja dojenčka.

Mikrobni ekosistem črevesja dojenčkov se začne s kratkotrajnimi spremembami mikrobne sestave, ki se sčasoma raztopijo v stabilno mikrobno sestavo, v središču trenutne študije. Te stabilne interakcije med mikroorganizmi in gostitelji so bistvene za učinkovito prebavo hrane, zdrav imunski razvoj in odpornost na kolonizacijo s patogeni.

Na splošno, v zgodnji črevesni mikrobni skupnosti prevladujejo mikrobi, ki se lahko hranijo z ogljikovimi hidrati v materinem mleku ali formuli, kot naprimer Bifidobacterium adolescentis .

Ko otrok raste, prehod na trdno hrano in telesna rast povzročita spremembe v prostorski strukturi črevesja, kar prispeva k nihanju v fizičnem in kemičnem okolju, ki ponuja nove ekološke niše možnosti za rast mikrobnih sevov. Ta prehod v ekosistem je v korelaciji s pojavom Bacteroidetes - npr Bacteroides vulgatus - znotraj strukture črevesne mikrobne skupnosti. "

Casey Morrow, Doktor znanosti, Univerza v Alabami v Birminghamu

Raziskovalci UAB so svojo tehniko prstnih odtisov mikrobov uporabili pri dveh nizih metagenomskega zaporedja DNA, iz predhodno objavljenih študij drugih, vzorcev iztrebkov dojenčkov in majhnih otrok, zbranih kot časovna serija. V prvem nizu 31 dojenčkov so bili vzorci odvzeti kmalu po rojstvu in pri 1. 2 in 3 leta starosti.

Štirinajst teh otrok je imelo več antibiotikov, ki lahko motijo ​​črevesni mikrobiom; ostali niso imeli antibiotikov. Drugi niz podatkov je vključeval devet dojenčkov, ki so bili vzorčeni od starosti 6 mesecev do 6 let; štirje od devetih so prejeli več antibiotikov.

Od 17 dojenčkov v prvem nizu podatkov, ki tri leta po rojstvu niso prejemali antibiotikov, za stabilne in nestabilne mikrobne seve so opazili vzorec, specifičen za dojenčke. Samo 20 otrok od 20 analiziranih bakterijskih vrst ni imelo stabilnih sevov. Za 14 dojenčkov, ki so imeli večkratne odmerke antibiotikov, 10 je pokazal edinstven vzorec prehodnih sevov, ki so se pojavili kratek čas po večkratnem zdravljenju z antibiotiki.

Za drugi niz podatkov raziskovalci UAB so analizirali stabilnost črevesnega mikrobnega seva Bacteroides vulgatus in Bifidobacterium adolescentis do šest let po rojstvu. Ugotovili so posamezne specifične vzorce različnih prevladujočih mikrobnih sevov, ki niso bili odvisni od izpostavljenosti antibiotikom in načina rojstva.

Pomembno je, ni bilo očitne povezave med spremembami seva v B. vulgatus in B. adolescentis . Na primer, pri enem dojenčku, ki je prejel več antibiotikov, je prišlo do omejenih sprememb B. vulgatus sevi kot B. adolescentis sevi so se močno spremenili, medtem ko je imel drugi dojenček, ki je prejel več antibiotikov, nasprotni vzorec sprememb seva.

Raziskovalci so videli tudi več primerov prehodne spremembe seva mikrobov za kratka obdobja, brez antibiotikov, sledi okrevanje do dominantnega seva. Čeprav gonilna sila teh sprememb ni znana, bilo je več primerov, ko se je za otroka spremenila popolna obremenitev B. vulgatus in za B. adolescentis prišlo. Metapodatki za te dojenčke niso pokazali očitne povezave teh sprememb s spolom, država izvora, način poroda ali pa bi dojenček še naprej razvijal sladkorno bolezen.

"Rezultati naše analize z uporabo obeh podatkovnih nizov poudarjajo, da je sprememba mikrobnega seva neločljivo povezana z razvijajočim se mikrobiološkim ekosistemom dojenčkov v črevesju, "Sta rekla Koo in Morrow." Poleg tega rezultati naše študije podpirajo uporabo metode sledenja sevom za spremljanje razvoja stabilne in zdrave mikrobne skupnosti. "

Jutri, Koo in sodelavci so v prejšnjih študijah sledenja sevom uporabljali svoje orodje za odvzem prstnih odtisov mikrobov. Leta 2017 je Ugotovili so, da so fekalni darovalci mikroorganizmov - ki se uporabljajo za zdravljenje bolnikov s ponavljajočimi se okužbami s Clostridium difficile - po presajanju fekalij ostali pri prejemnikih še mesece ali leta.

Leta 2018, so pokazali, da so spremembe v zgornjem delu prebavil zaradi operacije debelosti privedle do nastanka novih sevov mikrobov. Leta 2019, analizirali so stabilnost novih sevov pri posameznikih po zdravljenju z antibiotiki, in v začetku tega leta, opravili so študijo dvojčkov za odrasle, ki je pokazal, da imata dvojčka določena seva ali napetosti med vsakim parom več let, in celo desetletja, potem ko sta začela živeti ločeno drug od drugega.

Tudi letos, pokazali so, da se je individualiziran mozaik mikrobnih sevov prenašal na črevesni mikrobiom dojenčka od matere, ki je rodila z vaginalnim porodom, kot je bilo analizirano v parih mama-dojenček, pa tudi mišje jezove in mladiče.

• Nov terapevtski pristop prinaša upanje za zdravljenje luskavice
• Ljudje z depresijo pogosteje razvijejo Crohnovo bolezen