Šonedēļ aprit 10. gadskārta kopš pirmā nozīmīgā pētījuma par mikrobu daudzveidību cilvēka organismā, kas publicēts rūdījums raksturs no Human Microbiome Project (HMP) konsorcija, kura dalībnieks es biju.
Pirms tam mikrobiologi bija uzzinājuši, ka organismā atrodas liela mikroorganismu masa – apreibinošs baktēriju maisījums, kopā ar arhejām, sēnītēm un vīrusiem, kas izplatījās pa ādu, muti un zarnām – kopā nodēvēti par mikrobiomu. Taču līdz 2012. gadam mums trūka to inventāra.
Faktiski šis inventārs – rādītājs, kas norāda uz 10 triljoniem šūnu, kas pieder pie tūkstošiem sugu un kuru kopējais svars uz vienu cilvēku ir 200 grami – joprojām ir nepilnīgs. Ir pienācis laiks turpināt šo agrīno darbu (Cilvēka mikrobioma projektu konsorcijs rūdījums raksturs 486, 207-214; 2012. gads), un projekta atjaunošana, lai pārstāvētu cilvēci visās tās sarežģītībās.
Bija vajadzīgs ilgs laiks, lai uzsāktu šo agrīno darbu, un pēdējo 10 gadu pārmaiņu temps ir bijis pārsteidzošs. HMP var sākt tikai tad, kad augstas caurlaidības ģenētiskās sekvencēšanas tehnoloģijas, kas vispirms tika izstrādātas cilvēka genoma izpētei, ir lētas un pietiekami viegli lietojamas.
Pēc darbības uzsākšanas 2007. gadā konsorcijs veica DNS sekvencēšanu 242 cilvēkiem, kas atrasti 242 cilvēkos no divām Amerikas pilsētām – Bostonas, Masačūsetsas štatā un Hjūstonas, Teksasas štatā, un kuras tika atlasītas, ņemot vērā to tuvumu diviem tajā laikā ievērojamajiem sekvencēšanas centriem – MIT un Hārvardai. Universitāte netālu no Bostonas un Beiloras medicīnas koledža Hjūstonā. Mūsu aktivitātes finansēja ASV Nacionālo veselības institūtu apvienotais fonds, un projekts piesaistīja akadēmiskos bioinformātikas ekspertus mikrobiomam, lai strādātu ar datiem pēc to ģenerēšanas.
Rezultāts bija pirmais visaptverošais neskarta Amerikas cilvēka mikrobioma katalogs: pilnīgs zarnu mikrobioma gēnu saraksts. HMP parādīja, ka šūnu organismi zarnās sastāv no tūkstošiem sugu, kuru ģenētiskais nospiedums 150 reizes pārsniedz cilvēka genoma izmēru. Galu galā šī pārpilnība lika biologiem uzskatīt mikrobiomu kā ekoloģiski iegūtu “otro genomu”, kas paslēpts cilvēka saimniekorganismā.
Pēc desmit gadiem mēs zinām daudz. Mikrobioms ir būtisks mūsu ķermeņa pareizai darbībai, un tas ir galvenais, lai sagremotu pārtiku un atvairītu patogēnus. Eksperimenti ar pelēm ir parādījuši, ka mikrobioma sastāvs ietekmē sociālās iesaistīšanās un trauksmes līmeni. Biežas slimības, piemēram, sirds un asinsvadu slimības un aptaukošanās, ir saistītas ar atšķirīgiem mikrobiem. Kļūst skaidrāks arī tas, kā bērni iegūst savus mikrobiomus un kas ietekmē mikrobiomu attīstību.
(Ņemot vērā to, cik svarīgi mikrobi ir mūsu veselībai, man joprojām šķiet pārsteidzoši, ka mēs uzņemamies tik daudzas funkcijas daudziem organismiem, kurus uzņemam no savas vides jau kopš dzimšanas.)
Mums ir arī daudz neatbildētu akadēmisku jautājumu. No kurienes cilvēka evolūcijā pirmo reizi radās mikrobioms? Kā cilvēka mikrobi atšķiras no primātiem, zīdītājiem vai dzīvniekiem kopumā? Kā mikrobioms tiek pārnests no vienas personas uz otru? Un ko sterilas diētas un dzīvesveida maiņa nozīmē mikrobioma ilgtermiņa veselībai?
Pirmā analīze pirms desmit gadiem, pieņemot darbā cilvēkus tikai no divām Amerikas pilsētām, diemžēl nespēja aptvert cilvēka mikrobioma patieso daudzveidību. Tagad mēs zinām, ka cilvēkiem Eiropā un Ziemeļamerikā ir mazāk daudzveidīgi mikrobiomi nekā cilvēkiem mazāk rūpnieciski attīstītos reģionos, taču ļoti maz ir zināms par atšķirībām starp cilvēku grupām.
Un vēl mazāk ir zināms par daudziem citiem dzīvniekiem, kuri paši satur masas. Mēs zinām, ka nebrīvē turētu dzīvnieku mikrobi atšķiras no savvaļā dzīvojošo dzīvnieku mikrobiem, tāpat kā rūpnieciskie cilvēku mikrobi no nerūpnieciskajiem. Bet lielākā daļa no tā, ko mēs zinām par dzīvnieku mikrobiem, nāk no nebrīvē turētu dzīvnieku pētījumiem. Tā kā straujo globālo pārmaiņu dēļ mēs zaudējam dzīvnieku daudzveidību, mēs zaudējam arī mikrobiomu daudzveidību.
Lai uzzinātu vairāk, būs nepieciešams jauns konsorcijs, kurā tiks atlasīti tūkstošiem cilvēku un dzīvnieku. Mums ir vajadzīgi savvaļas biologi un mikrobiomu zinātnieki, kas strādā plecu pie pleca ar komandām visā pasaulē. Pirms desmit gadiem analīze bija tik jauna un sarežģīta, ka mēs daudz nedomājām par paraugu iegūšanu. Tagad šo procesu vajadzētu virzīt paraugu iegūšanai no globāliem avotiem.
Daži var brīnīties, kāpēc mums ir vajadzīgs liels un dārgs jauns konsorcijs, kamēr dati jau plūst — pa vienam pētījumam, ko veica laboratorijas, kas strādā pašas. Taču industrializācija virzās ātri, un mūsdienu ekonomiskie spēki spēj izskaust mikrobu daudzveidību ātrāk, nekā to var novērot.
Jauns konsorcijs ļautu zinātniekiem beidzot aizpildīt mikrobioma karti. Tas ir kā cilvēku skaitīšana: negaidiet, kamēr atsevišķas pilsētas ziņos par savu iedzīvotāju skaitu; Jūs pieliekat vienotas pūles, lai to izdarītu konsekventi un ātri, pirms tas mainās.
Plaša jauna cilvēka mikrobioma un plašāka mugurkaulnieku mikrobioma daudzveidības analīze beidzot liks mūsu sugu datus dzīvības koka kontekstā. Tikai tad mēs patiešām varam attiecināt apzīmējumu “cilvēks” uz mikrobiomu.
interešu konflikts
Autors nepaziņo, ka nav interešu konflikta.
