Mikrobiell mörk materia kan påverka kolesterolhalten hos människor

I de mörkaste delarna av världen där ljuset inte blockerar stjärnornas ofattbara överflöd, slå upp. Det finns fortfarande färre fläckar som lyser upp universum än det finns bakterier i världen, dold för ögonen, ett helt universum inuti bara en mänsklig tarm.

Många arter är kända, tycka om E coli , men många fler, ibland kallad "mikrobiell mörk materia, "förbli gäckande.

Vi vet att det är där, på grund av hur det påverkar saker runt det. "

Doug Kenny, en doktorsexamen kandidat vid forskarskolan för konst och vetenskap

Kenny är förste författare till en ny studie i Cellvärd och mikrobe som belyser lite av den mikrobiella mörka materien:en art av tarmbakterier som kan påverka kolesterolhalten hos människor.

"Metabolism av kolesterol genom dessa mikrober kan spela en viktig roll för att minska både tarm- och blodserumkolesterolkoncentrationer, direkt påverkar människors hälsa, "sade Emily Balskus, professor i kemi och kemisk biologi vid Harvard University och medförfattare med Ramnik Xavier, kärnmedlem på Broad, meddirektör för Center for informatics and therapics vid MIT och utredare vid Massachusetts General Hospital. De nyupptäckta bakterierna kan en dag hjälpa människor att hantera sina kolesterolnivåer genom kost, probiotika, eller nya behandlingar baserade på individuella mikrobiomer.

Enligt Centers for Disease Control and Prevention (CDC), 2016, över 12 procent av vuxna i USA 20 år och äldre hade höga kolesterolnivåer, en riskfaktor för landets dödsorsak nummer ett:hjärtsjukdom. Endast hälften av den gruppen tar mediciner som statiner för att hantera sina kolesterolnivåer; medan sådana läkemedel är ett värdefullt verktyg, de fungerar inte för alla patienter och fast sällsynt, kan ha angående biverkningar.

"Vi letar inte efter silverkulan för att lösa hjärt -kärlsjukdomar, "Kenny sa, "men det finns detta andra organ, mikrobiomet, ett annat system på spel som kan reglera kolesterolnivåer som vi inte har tänkt på ännu. "

Grisavloppslagunen

Sedan slutet av 1800 -talet har forskare visste att det hände något med kolesterol i tarmen. Under årtionden, arbetet närmade sig ett svar. En studie fann till och med bevis på kolesterolförbrukande bakterier som lever i en avloppslagun. Men de mikroberna föredrog att leva i svin, inte människor.

Tidigare studier är som ett fall av ledtrådar (ett laboratorium från 1977 isolerade till och med den avslöjande mikroben men proverna gick förlorade). En stor ledtråd är coprostanol, biprodukten av kolesterolmetabolismen i tarmen. "Eftersom mikrovatten från lagren för avloppslagren också bildade koprostanol, sa Balskus, "vi bestämde oss för att identifiera generna som är ansvariga för denna aktivitet, hoppas vi kan hitta liknande gener i människans tarm. "

Under tiden, Damian Plichta, en beräkningsvetare vid Broad Institute och medförfattare med Kenny, sökte efter ledtrådar i mänskliga datamängder. Hundratals bakteriearter, virus och svampar som lever i människans tarm har ännu inte isolerats och beskrivits, han sa. Men så kallad metagenomik kan hjälpa forskare att kringgå ett steg:Istället för att först hitta en bakterieart och sedan ta reda på vad den kan göra, de kan analysera rikedom av genetiskt material som finns i mänskliga mikrobiomer för att avgöra vilken förmåga dessa gener kodar.

Plichta korsrefererade massiva data från mikrobiomgenom med prover från mänskliga avföringar för att hitta vilka gener som motsvarade höga nivåer av koprostanol. "Från denna massiva mängd korrelationer, " han sa, "vi zoomade in på några potentiellt intressanta gener som vi sedan kunde följa upp." Under tiden, efter att Balskus och Kenny sekvenserade hela genomet för den kolesterolförbrukande svinbakterien, de brytade data och upptäckte liknande gener:En signal om att de närmade sig.

Den mänskliga kopplingen

Sedan minskade Kenny sin sökning ytterligare. I labbet, han satte in varje potentiell gen i bakterier och testade vilka enzymer som bryter ner kolesterol till koprostanol. Så småningom, han hittade den bästa kandidaten, som laget kallade Intestinal Steroid Metabolism A (IsmA) -genen.

"Vi kan nu korrelera närvaron eller frånvaron av potentiella bakterier som har dessa enzymer med blodkolesterolnivåer som samlats in från samma individer, "sa Xavier. Med hjälp av mänskliga mikrobiomdatauppsättningar från Kina, Nederländerna och USA, de upptäckte att människor som bär IsmA -genen i deras mikrobiom hade 55 till 75 procent mindre kolesterol i avföringen än de utan.

"De som har denna enzymaktivitet har i princip lägre kolesterol, "Sa Xavier.

Upptäckten, Xavier sa, kan leda till nya läkemedel-som en "biotisk cocktail" eller direkt enzymleverans till tarmen-för att hjälpa människor att hantera sina kolesterolnivåer i blodet. Men det finns mycket att göra först:Teamet kan ha identifierat det avgörande enzymet, men de måste fortfarande isolera den ansvariga mikroben. De måste bevisa inte bara korrelation utan orsakssamband-att mikroben och dess enzym är direkt ansvariga för att sänka kolesterol hos människor. Och, de behöver analysera vilken effekt koprostanol, reaktionens biprodukt, har på människors hälsa.

"Det betyder inte att vi ska ha svar imorgon, men vi har en översikt över hur vi ska gå tillväga, "Sa Xavier.

• Tvärvetenskapliga pediatriska aerodigestive -centra ger bättre resultat med reducerade kostnader
• Antibiotikum X-206 effektivt mot SARS-CoV-2 in vitro