Novo orodje beleži in spremlja rast mikrobiomov

V preteklih letih, človeški mikrobiom je zaradi svoje vloge pri oblikovanju zdravja pridobil ogromno popularnost. Je bistvenega pomena za razvoj človeka, prehrana, in imunost. Zato so se številne študije osredotočile na to, kako izboljšati svoje zdravje z usmerjanjem ali povečanjem mikrobioma.

Normalna flora tankega črevesa - Ilustracija:Kateryna Kon / Shutterstock

Bakterije, ki živijo pri ljudeh, niso napadalci, ampak koristni kolonizatorji. Zagotavljajo široko paleto zdravstvenih koristi. Vsaka sprememba v ravnovesju teh vrst je povezana z avtoimunskimi boleznimi, kot je revmatoidni artritis, multipla skleroza, sladkorna bolezen, fibromialgija, in mišična distrofija.

Številne študije so obravnavale mikrobiom, en del študije, ki otežuje opazovanje, pa je, kako se flora sčasoma spreminja kot odziv na različne dražljaje. Trenutno, večina znanstvenikov proučuje mikrobiom z ekstrakcijo bakterij iz vzorcev iztrebkov. Od tam, sekvencirali so genome. Ampak, ena od omejitev te vrste poskusov je, da se izgubijo pomembne informacije o spremembah mikrobioma, ki se pojavljajo v črevesju. Znanstveniki, zato, ne bodo imeli popolne slike o dinamiki človeške flore.

Skupina raziskovalcev na inštitutu Wyss za biološko navdihnjeno inženirstvo na univerzi Harvard in medicinski šoli Harvard (HMS) je našla način za rešitev problema, saj so lahko oblikovali bakterijske gene, ki so bili zasnovani za določanje in beleženje sprememb, ki se dogajajo v bakterijski populaciji v črevesju. Orodje so najprej v laboratoriju preizkusili na modelih miši z enocelično natančnostjo. To novo orodje lahko utira pot oblikovanju kompleksnejšega in celovitejšega orodja, ki se bo uporabljalo za diagnostiko in pri oblikovanju novih terapij.

Mikrobiomska ura

Objavljeno v reviji Nature Communications, Študija kaže, kako lahko novi algoritem zazna in sledi spremembam, ki se dogajajo v populacijah črevesne flore. Sistem uporablja nihajno vezje genov, imenovan kot zatiralnik, ki je vrsta genetske ure, ki se uporablja za merjenje in merjenje rasti bakterij.

Vsebuje tri bakterijske gene, ki se uporabljajo za kodiranje treh beljakovin, in sicer proteini Tet Repressor, lacl, in cl. Ti proteini blokirajo izražanje enega od drugih proteinov. V ciklu, geni so vezani ali povezani v zanko negativne povratne informacije; kjer, ko ena od koncentracij proteinov represorja pade pod normalno, potlačena beljakovina se bo izrazila. Zato, blokira izražanje tretje beljakovine, in cikel se nadaljuje.

Torej, ko znanstveniki vnesejo gene v bakterijo, številke cikla negativne povratne zanke, ki so dokončane, lahko postanejo zapis hitrosti mitoze ali števila celičnih delitev, ki so jih bakterije dokončale, bolj kot ura ali časovnik.
"Predstavljajte si, če bi imeli dve osebi, ki nosita dve različni uri, in druga roka na uri ene osebe se je gibala dvakrat hitreje kot druga oseba. Če ste po eni uri ustavili obe uri, se ne bi strinjali, koliko je ura, ker se njihovo merjenje časa razlikuje glede na hitrost gibanja druge roke. V nasprotju, naš zatiralnik je kot ura, ki se vedno premika z enako hitrostjo, zato ne glede na to, koliko različnih ljudi nosi eno, vsi bodo dosledno merili čas. Ta kakovost nam omogoča natančnejše preučevanje obnašanja bakterij v črevesju, David Riglar z inštituta Wyss in Imperial College London, je rekel.

Če želite ustvariti časovnik, raziskovalci so združili vsakega od treh represorskih proteinov v fluorescenčno molekulo. Naredili so RINGS (sklep o rasti na podlagi enostavnih celic na ravni enoceličnih celic), ki je slikovni potek dela, ki lahko spremlja ali beleži specifične beljakovine, ki so izražene v različnih časovnih točkah med rastjo bakterij.

Z uporabo prstanov, raziskovalcem je uspelo uspešno zabeležiti število mitoz ali celičnih delitev pri številnih bakterijskih vrstah. Novo orodje je pomagalo rešiti določeno težavo in hkrati zagotoviti platformo, ki lahko pomaga pri boljšem preučevanju črevesnega mikrobioma. Prav tako lahko odpre vrata novim terapevtikom in novim diagnostičnim testom, ki lahko pomagajo zajeziti različne bolezni, povezane z neravnovesjem črevesne mikrobiome ali disbiozo.

• Genetski oscilator zajema spremembe vzorcev rasti črevesnih mikrobiomov
• Okužba z rotavirusi ima lahko vlogo pri razvoju sladkorne bolezni tipa 1