Человеческий пищеварительный тракт является домом для тысяч различных штаммов бактерий. Многие из них полезны, а другие способствуют возникновению проблем со здоровьем, таких как воспалительные заболевания кишечника. Исследователи из Массачусетского технологического института и широкий институт сейчас изолированы и сохранены образцы почти 8000 из этих штаммов, а также уточнение их генетических и метаболических условиях.
Этот набор данных (био-мл), который доступен для других исследователей, которые хотят использовать его, должно помочь пролить свет на динамику популяций микроорганизмов в кишечнике человека и может помочь ученым разработать новые методы лечения различных заболеваний, — говорит Эрик Альм, директор Массачусетского технологического центра микробиом информатики и терапии и профессора биологической инженерии и гражданской и экологической инженерии Массачусетского технологического института.
“Есть большое волнение в области микробиома, потому что есть связь между этими бактериями и здоровье и болезнь. Но нам не хватает того, чтобы понять, почему это происходит, какой механизм, и каковы функции этих бактерий, которые вызывают их, чтобы связать его с болезнью”, — говорит Альм, который является старшим автором исследования.
Исследователи собрали образцы кала от около 90 человек, на срок до двух лет, что позволило им разобраться в том, как микробное население меняется с течением времени в людях. Данное исследование ориентировано на людей, живущих в Бостоне, но исследовательская группа сейчас набирает большее разнообразие образцов со всего мира, в надежде на сохранение микробных штаммов, не нашли среди людей, живущих в индустриально развитых обществах.
“Более чем когда-либо прежде, современные методики позволяют вычленить ранее некультурного человека кишечные бактерии. Исследуя это генетическое и функциональное разнообразие завораживает — везде мы смотрим, мы узнаем новые вещи. Я убежден, что обогащение биобанков с большим разнообразием штаммов от физических лиц, проживающих различных образа жизни имеет важное значение для будущих достижений в области микробиома исследований человека”, — говорит Матильда Пойет, старший постдок в MIT и один из ведущих авторов исследования.
Научный сотрудник MIT Матье Groussin и бывший постдок Шон Гиббонс также ведущие авторы исследования, которое появится в сентябре. 2 вопрос природы медицины. Ксавье Ramnik, профессор медицины в Гарвардской Медицинской школы и член обширного Института, ведущий автор исследования вместе с Алм.
Динамики микробиома
Люди имеют триллионы бактериальных клеток в пищеварительном тракте, и в то время как ученые считают, что эти группы населения меняться и развиваться с течением времени, было мало возможностей это наблюдать. За счет организации, Открытый биом, в котором собраны образцы кала для исследований, так и терапевтических целях, Альм и его коллеги из Массачусетского технологического института и широкой Института имели доступ к фекальных образцов от около 90 человек.
Для большинства из их анализа, исследователи сосредоточились на микробы нашли в около десятка лиц, которые предоставили образцы в течение длительного срока, до двух лет.
“Это была уникальная возможность, и мы думали, что бы быть большое множество людей, чтобы действительно попытаться покопаться и характеризуют более тщательно микробных популяций,” Алм говорит. “На сегодняшний день не было бы тонны продольные исследования, и мы хотели сделать что ключевым направлением нашего исследования, поэтому мы могли понять, что изменения-это день-в-день”.
Исследователям удалось выделить в общей сложности 7,758 штаммов из шести основных типов бактерий, которые доминируют в человеческом кишечном тракте. Для 3,632 этих штаммов, исследователи секвенировали их полные геномы, а также последовательного частичного геномы остальных штаммов.
Анализ микробных популяций изменяется с течением времени в один хозяева позволили исследователям обнаружить новые взаимосвязи между штаммами. В одном случае исследователи обнаружили трех связанных штаммов бактероидов vulgatus сосуществуя в пределах узла, все из которых, казалось, разошлись от одного штамма-предка в пределах узла. В другом случае, один штамм Turicibacter крови полностью заменена соответствующим штаммом того же вида почти в одночасье.
“Это первый раз, когда мы получаем представление о этих очень разных динамику”, — говорит Альм.
Изменение численности населения
Исследователи также измерили количество многих метаболитов, обнаруживаемых в образцах кала. Этот анализ показал, что различия в уровнях аминокислот тесно связаны с изменениями микробных популяций с течением времени в рамках одного человека. Тем не менее, различия между составом микробных популяций в разные люди были более тесно связаны с различными уровнями желчные кислоты, которые помогают пищеварению.
Исследователи не знают точно, что производит эти различия в аминокислотных и уровня желчных кислот, но говорят, что они могли быть под влиянием диеты — соединение, что они надеются изучить в будущих исследованиях. Они также сделали все свои данные доступны в интернете и предлагают образцы штаммов бактерий, они изолированы, что позволило другим ученым изучить функции этих штаммов и их потенциальную роль в здоровье человека.
“Всеобъемлющий и высоким разрешением коллекций бактериальных изолятов открыть возможность механически исследовать, как наш образ жизни формирует наш микробиом кишечника, обмена веществ и воспаление. Мы стремимся предоставить такой ресурс для научного сообщества во всем мире, в том числе малоимущим научно-исследовательские институты,” Groussin говорит.
Исследователи также начали крупномасштабный проект, чтобы собрать образцы микробиома от большего разнообразия популяций по всему миру. Они с особым упором на недопредставленных групп населения, которые живут в обществах неиндустрализированными, так как их рацион и микробиомы, как ожидается, будут сильно отличаться от людей, живущих в индустриально развитых обществах.
“Может быть, как популяции, которые живут традиционным укладом жизни начинают переключаться на более развитые в промышленном образ жизни, они могут потерять большое биоразнообразие. Поэтому одной из главных вещей, которые мы хотим сделать, это сохранить его, а потом мы можем вернуться и характеризуют его как хорошо”, — говорит Альм.
Исследование финансируется за счет широкого ближайшие 10 грант от широкого Института.
