Кишечный микробиом имеет решающее значение для здоровья, поскольку включает в себя бактериальные сообщества, которые содержат в сто раз больше генов, чем человеческий геном. Его сложность затруднила исследование возможной роли микробиома в развитии множества заболеваний, включая инфекционные и аутоиммунные заболевания, ожирение и даже поведенческие расстройства.
Исследователи Йельского университета разработали новые методы регуляции активности генов широко распространенной группы бактерий микробиома в кишечнике живых мышей, что является решающим шагом в понимании влияния микробиома на здоровье и болезни, сообщают они в выпуске журнала от 20 апреля. журнал Cell.
«Мы и другие были разочарованы неуклюжими инструментами, доступными для изучения микробиома - это было похоже на попытку провести операцию в боксерских перчатках», - сказал Эндрю Гудман, доцент кафедры микробного патогенеза в Институте микробных наук в Вест-Индии. Кампус и старший автор статьи. «Мы надеемся, что эти новые методы заменят боксерские перчатки скальпелем».
Первый автор Бентли Лим вместе с Майклом Циммерманном и Наташей Бэрри в лаборатории Гудмана разработали «диммерный переключатель» для управления экспрессией генов Bacteroides, наиболее распространенного семейства бактерий, обнаруженных в кишечнике человека. Этот переключатель может повышать, понижать или выключать экспрессию генов в ответ на искусственное химическое вещество, которого нет у мышей или их рациона. Просто добавляя или удаляя это химическое вещество из питьевой воды мыши, исследователи смогли точно отслеживать в режиме реального времени эффекты изменения активности генов в микробиоме в кишечнике живых мышей.
Команда использовала эти инструменты, чтобы понять, как патогены питаются сахарами, которые бактерии микробиома удаляют со стенок кишечника в поисках пищи. Контролируя время и степень этой активности, исследователи смогли измерить, как долго эти остатки остаются доступными для патогенов. Полученные данные помогают объяснить, как антибиотики противоестественно повышают уровень этих деликатесов для патогенов, и могут однажды помочь создать более эффективные методы лечения инфекционных заболеваний, говорят авторы..
«Теперь мы можем изучать бактериальные сообщества в различных состояниях и точно определять специфические гены и пути, участвующие в различных функциях», - сказал Лим. «Если мы хотим найти способы вмешательства в эти процессы, мы должны сначала понять их на этом уровне».