В сообщении от 6 декабря в Nature, команда говорит, что этот подход может продвинуть исследования за пределы простых ассоциаций микробиома и болезни и выяснить истинные причинно-следственные связи.Эксперименты, проведенные на мышах, также выявили ранее неизвестный микроб кишечника, который подавляет воспаление кишечника и защищает от тяжелого колита. Исследователи говорят, что это открытие является убедительным аргументом в пользу тестирования недавно идентифицированной кишечной бактерии в качестве пробиотической терапии у людей с воспалительным заболеванием кишечника, совокупностью состояний, отмеченных хроническим воспалением кишечника и, по оценкам, затрагивающих до 1,3 миллиона человек в Соединенных Штатах.
Штаты, по данным Центров по контролю и профилактике заболеваний.Подход использует своего рода «микробную триангуляцию». Он имитирует принципы классической морской навигации или, говоря более современным языком, отслеживание местоположения мобильного телефона путем проверки данных из нескольких источников, но вместо звезд или вышек сотовой связи исследователи обращаются к кишечным ошибкам. Основанный на методе устранения, этот метод включает постепенное сокращение количества видов бактерий для выявления конкретных микробов, которые регулируют риск конкретных заболеваний.
В текущем исследовании исследователи адаптировали принципы для выявления полезных, защитных бактерий.«Наш подход может помочь ученым найти пресловутые иголки в« стоге сена »из тысяч микробов, которые, как в настоящее время считается, влияют на здоровье», — сказал исследователь Деннис Каспер, профессор микробиологии и иммунобиологии Гарвардской медицинской школы. «Если мы хотим отказаться от ассоциаций — ахиллесова пята в исследованиях микробиома — — нам нужна система, которая надежно выявляет причинно-следственные связи между кишечными бактериями и болезнями. Мы считаем, что наш метод позволяет добиться этого», — добавил Каспер, который также является Гарвардская медицинская школа, профессор медицины Уильяма Эллери Ченнинга в Бригаме и женской больнице.За последнее десятилетие исследование за исследованием выявляли тысячи комменсальных микробов — тех, которые невинно обитают в наших телах — и каталогизировали наблюдения возможных связей между группами микробов и наличием или отсутствием целого ряда заболеваний, включая диабет, рассеянный склероз. и воспалительное заболевание кишечника.
Тем не менее, ученые не знают, влияет ли и как присутствие определенных микробов — или колебания их количества — на здоровье. Остается неясным, являются ли определенные микробы невинными свидетелями, просто маркерами болезни, или они являются активными агентами, причиняющими вред или обеспечивающими защиту от определенных недугов.
Священным Граалем этой работы было бы не просто определить, способствует ли микроб или минимизирует риск данного заболевания, но обнаружить микробы и микробные молекулы, которые можно использовать в терапевтических целях.«Конечная цель — выяснить механизмы заболевания, а затем идентифицировать бактериальные молекулы, которые можно использовать для лечения, обращения или предотвращения», — сказал ведущий автор исследования Нирадж Сурана, преподаватель педиатрии Гарвардской медицинской школы и специалист по инфекционным заболеваниям Детского отделения Бостона. Больница.Старомодная детективная работа
Для своего исследования Каспер и Сурана сравнили микробиомы кишечника нескольких групп мышей, в которых обитали разные популяции кишечных бактерий.Исследователи начали с двух групп мышей. Одна группа была выведена с микробиомами кишечника человека — содержащими кишечные бактерии, обычно встречающиеся в кишечнике человека.
Другая группа была выведена с нормальным микробиомом мышей. Когда исследователи давали животным химическое соединение, которое вызывало воспаление кишечника или колит, мыши, в которых обитали кишечные микробы человека, были защищены от последствий болезни.
Однако у мышей, в кишечнике которых обитали типичные мышиные бактерии, развились тяжелые симптомы.Затем исследователи разместили всех мышей в одном жилом помещении.
Разделение жизненного пространства всего на один день привело к заметным изменениям в реакции животных на болезнь. У мышей, которые изначально были защищены от колита, начали проявляться более серьезные его признаки, в то время как мыши, склонные к колиту, становились все более устойчивыми к воздействию этого состояния и развивались более легкие симптомы — это принципиальное открытие, которое показывает, что обмен кишечными бактериями через совместное жизненное пространство может привести к изменению способности животных справляться с болезнью.
Иголка в стоге сенаМикроб, модулирующий заболевание, будет скрываться среди сотен видов бактерий, присутствующих во всех мышах.
Но учитывая, что в кишечнике каждой группы мышей обитает от 700 до 1100 видов бактерий, как ученые могли определить тот, который действительно имел значение при колите? Команда начала с анализа состава кишечника каждой из групп мышей, сравнивая их микробные профили до и после того, как они делили жилое пространство. Чтобы «триангулировать» личность подозреваемого, ученые искали микробы, которых было мало или много, отслеживая степень тяжести колита.
Другими словами, количество микробов, вызывающих заболевание, будет увеличиваться или уменьшаться в зависимости от тяжести заболевания, рассуждали ученые. Только одна такая микробная группа соответствует профилю — это семейство бактерий, известное как Lachnospiraceae, обычно обнаруживаемое в кишечнике человека, а также в кишечнике других млекопитающих.Чтобы определить один организм из семейства Lachnospiraceae, который регулирует реакцию на колит, исследователи выделили один вид бактерий и передали его мышам, склонным к колиту.
Чтобы сравнить его действие с другими микробами, они также дали животным организмы из разных семейств бактерий. Единственной бактерией, которая защищала склонных к колиту животных от разрушительного воздействия болезни, был никогда ранее не описанный микроб, который исследователи выделили из кишечника мышей, засеянных человеческими фекалиями, животных, у которых были человеческие микробиомы. Микроб заметно отсутствовал у мышей с микробиомами мышей.
Из-за его иммунопротекторных свойств Каспер и Сурана окрестили недавно идентифицированный организм Clostridiummunis.По словам исследователей, изоляция микроба, изменяющего заболевание, является убедительным аргументом в пользу тестирования его в качестве терапии у людей с воспалительным заболеванием кишечника.
В совокупности, как сообщила команда, эксперименты показывают, что модель просеивания списка возможных подозреваемых микробов до уровня отдельных видов не только осуществима, но и имеет решающее значение для разоблачения конкретных модулирующих болезнь микробов.