Unijni naukowcy przeprowadzili sekwencjonowanie genomu drobnoustroju jelitowego

Naukowcy, których prace są finansowane ze środków unijnych, przeprowadzili sekwencjonowanie genomu zbiorowości drobnoustrojów zamieszkujących w jelitach człowieka. Wyniki badań rzucają światło na wpływ tych drobnoustrojów na nasze zdrowie i mogą przyczynić się do opracowania n...

Naukowcy, których prace są finansowane ze środków unijnych, przeprowadzili sekwencjonowanie genomu zbiorowości drobnoustrojów zamieszkujących w jelitach człowieka. Wyniki badań rzucają światło na wpływ tych drobnoustrojów na nasze zdrowie i mogą przyczynić się do opracowania nowych metod leczenia i testów diagnostycznych rozmaitych chorób.

Opublikowany w czasopiśmie Nature opis prac stanowi pierwszy, istotny efekt finansowanego ze środków unijnych projektu METAHIT (Meganomika układu trawiennego człowieka), który uzyskał dofinansowanie na kwotę 11,4 mln EUR z tematu "Zdrowie" Siódmego Programu Ramowego (7PR).

W naszym organizmie zamieszkuje około 100 bilionów drobnoustrojów, z czego większość gnieździ się w jelitach, walnie przyczyniając się do zachowania przez nas zdrowia poprzez rozkładanie toksyn, wytwarzanie witamin i aminokwasów oraz pobudzanie naszego układu immunologicznego.

Pomimo ich znaczenia dla naszego dobrobytu niewiele wiadomo na temat tej zbiorowości "przyjaznych bakterii" w naszych jelitach. W ramach ostatnich badań naukowcy pracujący nad projektem METAHIT przeprowadzili analizę DNA drobnoustrojów występujących w próbkach stolca pobranych od 124 dorosłych Europejczyków. Badani pochodzili z Danii i Hiszpanii, a wśród nich znalazły się osoby z prawidłową wagą oraz osoby z nadwagą i otyłe. Niektóre z nich cierpiały również na nieswoiste zapalenie jelit (IBD).

W toku badań zespół przeprowadził sekwencjonowanie 576,7 gigabaz materiału genetycznego, czyli więcej niż w ramach jakichkolwiek innych, podobnych prac. Garnitur genetyczny drobnoustroju liczy 3,3 miliona genów, co oznacza, że jest 150 razy większy od genomu człowieka.

Okazało się, że ponad 99% gatunków drobnoustrojów w próbkach to bakterie - zidentyfikowano 1.150 gatunków, z których wiele jest nowych dla nauki. Każda osoba była nosicielem co najmniej 160 gatunków drobnoustrojów w jelitach, a zaskoczeniem dla naukowców było odkrycie, że zbiorowości drobnoustrojów jelitowych w próbkach były dosyć podobne do siebie.

Jeroen Raes z Wolnego Uniwersytetu Brukselskiego (VUB) w Belgii wyjaśnia, że flora jelitowa człowieka składa się z dwóch komponentów: grupy "podstawowej", która występuje u każdego oraz grupy, która jest różna u poszczególnych osób. "To właśnie w tej zmiennej grupie mamy nadzieję znaleźć wyjaśnienia powodów, dla których niektóre osoby zapadają na choroby jelit czy są podatne na otyłość" - mówi.

"Stwierdziliśmy już powiązanie między nieprawidłową florą jelitową a pewnymi chorobami jelit, takimi jak choroba Crohna czy wrzodziejące zapalenie okrężnicy. Mamy nadzieję, że wyniki tych badań przyczynią się do pogłębienia wiedzy na temat chorób jelit oraz opracowania nowych metod leczenia."

Podstawowa grupa genów wspólna dla wszystkich próbek obejmuje geny, których bakterie potrzebują do rozkładu cukrów złożonych, syntezy witamin i aminokwasów oraz przetrwania w trudnym środowisku jelita człowieka o niskim pH i małej ilości tlenu.

Wybiegając w przyszłość naukowcy chcieliby dowiedzieć się, czy te najważniejsze geny są obecne w bakteriach tego samego gatunku u różnych osób. Planują również przeprowadzenie szczegółowych porównań genów bakterii występujących u osób, od których pobrano próbki.

"Wiedza na temat kombinacji genów, która jest potrzebna do prawidłowej równowagi drobnoustrojów, sprzyjającej ich rozwojowi w naszych jelitach, może pozwolić na nieinwazyjne wykorzystanie próbek stolca do oceny stanu zdrowia" - zauważył Peer Bork z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Niemczech. "Pewnego dnia będziemy mogli nawet leczyć pewne schorzenia podając po prostu do spożycia jogurt z zawartością odpowiednich bakterii."

"Poza dostarczeniem ogólnego obrazu mikrobiomu jelitowego człowieka, ten obszerny, ustalony przez nas katalog genów umożliwi w przyszłości badania nad powiązaniem genów drobnoustrojów z fenotypami człowieka oraz w szerszej perspektywie nad przyzwyczajeniami człowieka w kontekście środowiska z uwzględnieniem diety od narodzin po wiek podeszły" - czytamy w podsumowaniu. "Przewidujemy, że te badania przyczynią się do znacznie pełniejszego zrozumienia biologii człowieka w porównaniu do stanu obecnego."

Celem projektu METAHIT jest scharakteryzowanie genów i funkcji drobnoustrojów, które gnieżdżą się w naszym jelicie oraz zbadanie, w jaki sposób wpływają one na zdrowie człowieka. Czteroletni projekt rozpoczął się w 2008 r. i zgromadził 14 partnerów z Chin, Danii, Francji, Hiszpanii, Holandii, Niemiec, Wlk. Brytanii i Włoch.