Biologen der Stanford University haben ein künstliches Mikrobiom geschaffen, das aus mehr als 100 Arten besteht
Jede Zelle im Mikrobiom leistet Leistungbestimmte Funktion: zerstört oder erzeugt Moleküle, die für das normale Funktionieren des Körpers notwendig sind. Die Schwierigkeit bei der Schaffung einer künstlichen Kolonie bestand darin, dass sie nicht nur stabil und funktionsfähig war, erklären die Autoren der Studie. In einer solchen Kolonie sollte eine Art die anderen nicht verdrängen, aber zusammen sollten sie die gleichen Funktionen erfüllen wie die natürliche Umgebung des Darms.
Künstliche Bakterienkolonie in einer Petrischale. Bild: L.A. Cicero, Stanford
Die Wahl der Arten, die eine Kolonie bilden sollen,war auch aufgrund natürlicher Unterschiede zwischen den Menschen schwierig. Tatsache ist, dass zwei zufällig ausgewählte Personen nicht mehr als die Hälfte der gemeinsamen mikrobiellen Gene haben werden. Um dieses Problem zu lösen, verwendeten die Forscher Daten aus dem Human Microbiome Project (HMP), um die vollständigen mikrobiellen Genome von mehr als 300 Erwachsenen zu sequenzieren.
Wir haben im menschlichen Darm nach der Arche Noah von Bakterienarten gesucht und versucht, diejenigen zu finden, die jeder Mensch hatte.
Michael Fischbach, außerordentlicher Professor für Mikrobiologie, Immunologie und Mitautor der Studie
Für ihre synthetische Kolonie, Forscherwählte 104 Bakterienstämme aus, die bei mindestens 20 % der Menschen aus der HMP-Genomstudie vorhanden waren. Jede Bakterienart wurde separat gezüchtet und dann zu einer einzigen Kultur gemischt.
Um Ihre Kolonie zu bereichern und näher zu bringenUnter realen Bedingungen verwendeten die Forscher menschliche Fäkalien, die die natürliche Umgebung lebender Menschen enthielten. Die Studie zeigte, dass die Kolonie bei der Interaktion mit Exkrementen mit weiteren 20 neuen Bakterienarten aufgefüllt wurde, die eine freie Nische besetzten.
Forscher haben die Wirksamkeit nachgewiesenseiner Entwicklung bei Mäusen. Sterile Tiere, in deren Darm sich keine Bakterien befanden, wurden mit der fertigen Kolonie transplantiert. Die Studie zeigte, dass es nicht nur erfolgreich Wurzeln geschlagen hat, sondern auch dazu beigetragen hat, die Infektion durch E. coli genauso effektiv zu bewältigen wie das echte Mikrobiom.
Schema des Experiments.Die erste Version des Mikrobioms von 104 Bakterien wurde in Mäuse transplantiert, nach 4 Wochen wurde ihnen zusätzlich menschlicher Kot implantiert. Nach 8 Wochen sequenzierten die Forscher das gebildete resistente Mikrobiom, das 119 Bakterienstämme enthielt. Bild: Alice G. Cheng et al., Cell
Wissenschaftler stellen fest, dass die bakterielle UmgebungDer Darm beeinflusst die Entwicklung des Nervensystems, die Reaktion auf eine Krebsimmuntherapie und andere Aspekte der Gesundheit. Sie glauben, dass die neue Entwicklung dazu beitragen wird, die Zusammenhänge zwischen Mikrobiom und Gesundheit besser zu verstehen und letztendlich Methoden zur Wiederherstellung einer gesunden Darmumgebung zu entwickeln.
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