Biolodzy z Uniwersytetu Stanforda stworzyli sztuczny mikrobiom składający się z ponad 100 gatunków
Każda komórka w mikrobiomie wykonujepewna funkcja: niszczy lub tworzy cząsteczki niezbędne do normalnego funkcjonowania organizmu. Trudność w stworzeniu sztucznej kolonii polegała na tym, że była ona nie tylko stabilna i funkcjonalna – wyjaśniają autorzy badania. W takiej kolonii jeden gatunek nie powinien tłumić innych, ale razem powinny pełnić te same funkcje, co naturalne środowisko jelita.
Sztuczna kolonia bakteryjna na szalce Petriego.Zdjęcie: L.A.Cicero, Stanford
Wybór gatunków, które powinny tworzyć kolonię,było również trudne ze względu na naturalne różnice między ludźmi. Faktem jest, że dwie losowo wybrane osoby będą miały nie więcej niż połowę wspólnych genów drobnoustrojów. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy wykorzystali dane z Human Microbiome Project (HMP) do zsekwencjonowania kompletnych genomów drobnoustrojów ponad 300 osób dorosłych.
Szukaliśmy Arki Noego gatunków bakterii w ludzkich jelitach, próbując znaleźć te, które miał każdy człowiek.
Michael Fischbach, profesor nadzwyczajny mikrobiologii, immunologii i współautor badania
Naukowcy o ich syntetycznej koloniiwyselekcjonowali 104 szczepy bakterii, które były obecne u co najmniej 20% osób biorących udział w badaniu genomicznym HMP. Każdy rodzaj bakterii hodowano oddzielnie, a następnie mieszano je w jedną kulturę.
Aby wzbogacić i przybliżyć swoją kolonięW rzeczywistych warunkach naukowcy wykorzystali ludzkie odchody zawierające naturalne środowisko żywych ludzi. Badanie wykazało, że podczas interakcji z ekskrementami kolonia została uzupełniona kolejnymi 20 nowymi gatunkami bakterii, które zajmowały wolną niszę.
Naukowcy wykazali skutecznośćjego rozwoju u myszy. Sterylnym zwierzętom, w jelitach których nie było bakterii, przeszczepiano gotową kolonię. Badanie wykazało, że nie tylko skutecznie zapuścił korzenie, ale także pomógł poradzić sobie z infekcją E. coli tak skutecznie, jak robi to prawdziwy mikrobiom.
Schemat eksperymentu.Pierwszą wersję mikrobiomu 104 bakterii przeszczepiono myszom, po 4 tygodniach dodatkowo wszczepiono im ludzki kał. Po 8 tygodniach naukowcy zsekwencjonowali powstały oporny mikrobiom, który zawierał 119 szczepów bakteryjnych. Zdjęcie: Alice G. Cheng i in., Cell
Naukowcy zauważają, że środowisko bakteryjneJelito wpływa na rozwój układu nerwowego, odpowiedź na immunoterapię raka i inne aspekty zdrowia. Uważają, że nowe odkrycie pomoże lepiej zrozumieć powiązania między mikrobiomem a zdrowiem, a ostatecznie opracuje metody przywracania zdrowego środowiska jelitowego.
Czytaj więcej:
Starożytni Wikingowie cierpieli na niebezpieczną chorobę. Wywołuje ją pasożyt z Afryki
Roślina na Marsie produkuje tlen w tempie przeciętnego drzewa
Fizycy schłodzili atomy do rekordowych temperatur. Są miliard razy zimniejsze niż przestrzeń kosmiczna.