Как работают микробные сообщества в организме человека: новое исследование

Исследователи из Дрексельского университета (США) сообщили о новом методе анализа кодов в РНК, с помощью которых можно определить микробные сообщества человека и понять, как они функционируют. 

Известно, что группы бактерий и вирусов, которые естественным образом сосуществуют в организме человека, играют важную роль в жизненно важных функциях, таких как пищеварение, обмен веществ и даже борьба с болезнями. 

Большая часть исследований микробиома была сосредоточена на определении различных видов микробов. Разработка методов лечения заболеваний, связанных с микробиотой, основана на идее о том, что дисбаланс или отклонения в микробиоме являются источником проблем со здоровьем, таких как расстройство желудка или болезнь Крона.

Новый метод: метагеномика

Ученые во главе с Гейл Розен использовали компьютерный алгоритм обработки данных, чтобы расшифровать огромное количество информации о генетическом секвенировании. Они создали вычислительный подход к изучению взаимодействий и эволюции организма, который называется метагеномикой.

Новый метод основан на анализе генетического кода для выявления повторяющихся паттернов. Это указывает на то, что определенные группы микроорганизмов встречаются вместе так часто, что это не случайно.

«Существуют тысячи видов микробов, живущих в организме и соседствующих друг с другом, и при этом очень сложно определить, кто из них соседствует и общается с другими. Мы использует алгоритм поиска шаблонов для работы над задачей, что экономит огромное количество времени и устраняет некоторые догадки», – отметила Розен.

Для современных методов исследования микробиоты, например, кишечных бактерий, нужен образец из кишечника, после чего в нем изучают генетический материал. «Однако невозможно по-настоящему понять, что делают сообщества микробов, если мы не видим масштабов сообщества и того, как часто и где еще они могут встречаться в организме», – добавил Стив Волошинек, соавтор исследования.

Создание карт сообществ микроорганизмов

Получение полной карты микробных сообществ с использованием метагеномики позволяет исследователям наблюдать, как они меняются со временем и у здоровых людей, и у пациентов с определенными заболеваниями. Понимание разницы между этими двумя понятиями позволит выяснить функции сообщества и виды микробов в нем.

Одной из главных целей анализа микробиоты человека является использование определенных сообществ микроорганизмов в качестве индикаторов для выявления таких заболеваний, как болезнь Крона или даже некоторые виды рака. 

При сопоставлении метода метагеномики со схожими процедурами моделирования при диагностике болезни Крона и рака ротовой полости выяснилось, что новый метод так же точен в прогнозировании заболеваний. При этом он очень быстрый – занимает всего несколько минут (против нескольких дней у рутинных методов). Кроме того, он показывает, как каждый вид микробов влияет на серьезность болезни. 

При таком уровне детализации специалисты могут ориентироваться на определенные генетические группы при разработке целевых методов лечения. Команда ученых сделала свои инструменты анализа общедоступными в надежде ускорить продвижение лечения различных заболеваний.