Raziskovalci odkrivajo ključno vlogo bakterijskega spola pri razvoju mikrobioma sesalcev

V pionirski študiji, ki je zdaj objavljena v Zborniku Nacionalne akademije znanosti v ZDA, raziskovalna skupina, ki jo vodi Isabel Gordo, iz Instituta Gulbenkian de Ciência (IGC) (Portugalska), v sodelovanju z raziskovalcem Michaelom Lässigom z univerze v Kölnu (Nemčija), uporabil zdrave miši za preučevanje kolonizacije črevesja v realnem času in odkril ključno vlogo bakterijskega spola pri razvoju mikrobioma sesalcev. To odkritje predstavlja spremembo paradigme in odpira možnost oblikovanja fazno usmerjenih terapij, ki bi se lahko spopadle s posledicami okužbe in uporabo antibiotikov, kot tudi bakterije, odporne na antibiotike.

Večina tega, kar vemo o bakterijski kolonizaciji črevesja, izhaja iz študij s patogenimi bakterijami v zelo umetnih laboratorijskih modelih ali kontekstih bolezni. Standardni eksperimentalni modeli, ki se osredotočajo na okužbe s patogenimi bakterijami in stalno zdravljenje z antibiotiki, niso zaznali fagnega horizontalnega prenosa genov (HGT) in kažejo, da se bakterije, ki kolonizirajo črevesje, razvijajo predvsem s kopičenjem mutacij. V presenetljivi ugotovitvi, delo raziskovalcev IGC zdaj kaže, da HGT, ne mutacije, je prvi evolucijski mehanizem, ki poganja tempo in rezultat razvoja bakterij v zdravem črevesju.

Escherichia coli je pogost kolonizator človeškega črevesja in tudi potencialni patogen. Na izid kolonizacije močno vplivajo različne hitrosti in načini razvoja te oportunistične bakterije. E. coli se lahko razvije z mutacijami, ki jih nato podedujejo hčerinske celice, ali skozi postopek rekombinacije, torej bakterijski spol, v katerem se genetski material deli med nepovezanimi posamezniki. V mišjem in človeškem črevesju, ta prenos genskega materiala vključuje zmerne bakteriofage (fage), virusi, ki okužijo bakterije in se kot profagi vključijo v bakterijski kromosom, proces, imenovan lizogenija. Profagi se lahko kasneje izločijo sami (in njihove genetske informacije) iz bakterijske DNK in okužijo druge bakterije v črevesnem mikrobiomu.

Nelson Frazão, podoktorski raziskovalec v laboratoriju Isabel Gordo in mlajši avtor študije, pravi:"fagi, ki jih pogosto uvrščamo med sebične delce, razkrivajo svojo altruistično plat v črevesju, zagotavljanje presnovne prednosti njihovemu bakterijskemu gostitelju pri osvajanju in kolonizaciji črevesja ". Prenos genskega materiala faga omogoča bakterijam dostop do določenih virov ogljika, prisotnih v črevesju, ki daje prednost fitnesu bakterijam napadalcem, ki prenašajo fage (lizogene).

Ugotovili smo, da klasični evolucijski model ne velja, in dejansko horizontalni prenos genov močno prevlada nad prispevkom evolucije s kopičenjem mutacij v črevesju zdrave miši. "

Isabel Gordo, raziskovalec

"S tem delom, zdaj bolje razumemo, kako evolucija deluje normalno, zdravi gostitelji ", pravi Nelson Frazão, mlajši avtor publikacije.

• Pošiljanje opomnikov in besedilnih navodil poveča število kolonoskopij
• Raziskovalna skupina razvija indeks na osnovi mikrobiomov za ocenjevanje zdravja kože