Біологи зі Стенфордського університету створили штучний мікробіом, що складається з більш ніж 100 видів.
Кожна клітина у складі мікробіома виконуєпевну функцію: руйнує чи створює молекули, необхідних нормальної роботи організму. Складність у створенні штучної колонії полягала в тому, щоб вона була не лише стабільною та функціональною, пояснюють автори дослідження. У такій колонії один вид не повинен пригнічувати інші, а всі разом вони повинні виконувати ті ж функції, що й середовище кишечника.
Штучна бактеріальна колонія у чашці Петрі. Зображення: L.A. Cicero, Stanford
Вибір видів, які мають становити колонію,також був утруднений через природні відмінності між людьми. Справа в тому, що у двох випадково взятих людей буде не більше половини загальних мікробних генів. Щоб вирішити цю проблему, дослідники використовували дані проекту Human Microbiome Project (HMP), щоб секвенувати повні мікробні геноми понад 300 дорослих людей.
Ми шукали Ноїв ковчег бактеріальних видів у кишечнику людини, намагаючись знайти ті, які були у будь-якої людини.
Майкл Фішбах, ад'юнкт-професор мікробіології, імунології та співавтор дослідження
Для своєї синтетичної колонії дослідникивідібрали 104 бактеріальних штами, які були не менш ніж у 20% людей із геномного дослідження HMP. Кожен вид бактерії було виведено окремо, та був їх змішали на єдину культуру.
Щоб збагатити та наблизити свою колонію доУ реальних умовах дослідники використовували людські фекалії, що містять природне середовище живих людей. Дослідження показало, що за взаємодії з екскрементами колонія поповнилася ще 20 новими видами бактерій, які зайняли вільну нішу.
Дослідники продемонстрували ефективністьсвоєї розробки на мишах. Стерильним тваринам, у кишечнику яких не було жодних бактерій, пересаджували готову колонію. Дослідження показало, що вона не лише успішно приживалася, а й допомагала впоратися із зараженням кишкової паличкою так само ефективно, як це робить справжній мікробіом.
Схема експерименту.Першу версію мікробіома із 104 бактерій пересаджували мишам, через 4 тижні їм додатково імплантували людський кал. Після 8 тижнів дослідники секвенували стійкий мікробіом, що сформувався, він містив 119 штамів бактерій. Зображення: Alice G. Cheng et al., Cell
Вчені зазначають, що бактеріальне середовищекишечника впливає розвиток нервової системи, реакцію на імунотерапію раку та інші аспекти здоров'я. Вони вважають, що нова розробка допоможе краще зрозуміти зв'язок між мікробіомом і здоров'ям і, зрештою, розробити методи відновлення здорового середовища кишечника.
Читати далі:
Стародавні вікінги страждали від небезпечної хвороби. Її викликає паразит із Африки
Установка на Марсі робить кисень зі швидкістю середнього дерева.
Фізики охолодили атоми до рекордної температури. Вони в мільярди разів холодніші за космос.