Naukowcy opracowali nowe narzędzie komputerowe, które pozwala na mapowanie interakcji między mikrobami w jelitowym mikrobiomie. To odkrycie otwiera drzwi do potencjalnego rozwoju bardziej ukierunkowanych terapii dla różnych chorób.
Naukowcy obecnie potrafią przewidywać, w jaki sposób poszczególne bakterie w naszych jelitach oddziałują ze sobą i jak te interakcje wpływają na nasze zdrowie, zarówno pozytywnie, jak i negatywnie. Nasze jelita to siedlisko bilionów mikrobów i wirusów, znanych jako mikrobiom. Największa koncentracja tych mikroorganizmów znajduje się właśnie w naszych jelitach. Niektóre z nich pełnią korzystne funkcje, takie jak Lactobacillus, które pomagają w trawieniu, podczas gdy inne, takie jak toksyczne szczepy Escherichia coli, mogą wywoływać choroby.
Wielu mikrobów przetrwa dzięki spożywaniu substancji odżywczych wytworzonych przez inne mikroby. Kiedy te interakcje zostają zaburzone, może to prowadzić do nieproporcjonalnej ilości mikrobów korzystnych i tych, które wywołują choroby, co z kolei sprzyja wystąpieniu schorzeń, takich jak choroba zapalna jelit (IBD). Do teraz było trudno zrozumieć te złożone interakcje.
W nowym badaniu, opublikowanym w piątek (20 października) w czasopiśmie „Nature Communications”, naukowcy mapowali, jak konkretne mikroby w jelitach oddziałują ze sobą i tworzą wspólnoty zależne od dostarczanych substancji odżywczych. Wyniki te mogą ułatwić docieranie do określonych gatunków bakterii lub ich produktów metabolicznych, co może prowadzić do opracowywania nowych terapii.
Badacze opracowali podejście obliczeniowe do identyfikacji i klasyfikacji kluczowych interakcji odżywczych między mikrobami w jelitach. Uwzględnili takie czynniki, jak różnorodność i łączna liczba mikrobów, które miały za zadanie spożywać lub wytwarzać konkretne substancje odżywcze.
Następnie przetestowali to podejście na zestawie danych, który modelował metabolizm 955 gatunków mikrobów jelitowych, pobranych z ponad 1600 próbek kału od ludzi z 15 krajów, cierpiących na 11 różnych chorób, gdzie mikrobiom jelitowy już wcześniej był wiązany z tymi schorzeniami, takimi jak IBD, cukrzyca typu 2 czy rak jelita grubego, albo nie miało tych schorzeń.
Dla 10 z tych 11 chorób naukowcy byli w stanie zidentyfikować konkretne interakcje między mikrobami, które wydawały się być zakłócone w przypadku osób z tymi chorobami, w porównaniu z osobami, które nie miały tych dolegliwości. Te zakłócenia wynikały z braku „partnerów żywieniowych” dla tych mikrobów. Na przykład, analizując kał osób z chorobą Crohna, popularną formą IBD, naukowcy odkryli, że to, co wyróżniało tę chorobę, to brak bakterii, które spożywają gaz siarkowodór, takie jak Roseburia intestinalis. (Siarkowodór odgrywa ważną rolę w kontrolowaniu stanów zapalnych w jelitach).
Związek między siarkowodorem a chorobą był wcześniej bardziej widoczny w innym rodzaju IBD, zwanym wrzodziejącym zapaleniem okrężnicy, dlatego zaskakujące jest jego powiązanie z chorobą Crohna – powiedział Glenn Gibson, profesor mikrobiologii żywności na Uniwersytecie w Reading w Wielkiej Brytanii.
W swojej publikacji autorzy badania przyznali, że nowe podejście to tylko „koncepcyjna struktura” i będą potrzebne dalsze eksperymenty oraz dogłębne analizy, aby potwierdzić te interakcje mikrobów. Mechanizmy leżące u podstaw tych interakcji żywieniowych będą musiały zostać zbadane. Niemniej jednak badanie to stanowi „ważny krok” w kierunku wykorzystania materiału genetycznego mikrobiomu do wywnioskowania interakcji żywieniowych między konkretnymi mikrobami, co może w przyszłości zbliżyć nas do bardziej skutecznych terapii opartych na mikrobach – stwierdził Christopher Stewart, naukowiec z Uniwersytetu w Newcastle w Wielkiej Brytanii.
Źródło: Live Science
