molpit
Login:
Password:
remember
DIA00196 Микробиом: новая тема в медицине (Тони Габалдон)

https://www.eflm.eu/upload/newsletters/2019-Jan-Feb-EuroLabNews.pdf
Перевод от гугла.

Каждый квадратный дюйм поверхности нашего тела, от нашей кожи до эпителия нашего кишечника, заполнен динамическим микробным сообществом, состоящим из бактерий, архей, грибов, простейших и вирусов. Этот микроскопический мир все вместе называют микробиотой или микробиомом. Как первый слой нашей самой интимной среды, неудивительно, что микробиом оказывает влияние на наше здоровье и болезни. Действительно, все больше и больше исследований показывают, что все большее число заболеваний связано с изменениями в микробиоме (Young 2017). Хотя изучение таких отношений все еще находится в зачаточном состоянии, микробиом влечет за собой обещание предоставить новые возможности для медицины. Во-первых, даже если причинно-следственная связь неясна, простое обнаружение существенной корреляции изменений микробиома с болезненным состоянием может проложить путь для разработки новых диагностических инструментов.

Усилия в этом направлении направлены на такие заболевания, как рак, которые были выявлены на ранней стадии. значительно увеличит шансы на успешное лечение (Garrett 2015). Во-вторых, если изменения микробиома являются одними из причин прогрессирования заболевания или связаны с некоторыми из нежелательных симптомов, то вмешательства в микробиом могут представлять новую возможность лечения. Селективные антибиотики, пребиотики (соединения, способствующие росту определенных полезных микробов) или пробиотики (продукты питания или продукты, содержащие полезные микробы) являются возможными способами изменения микробного состава определенных ниш. В конечном счете, идея полной трансплантации микробиома от здорового донора реципиенту была успешно реализована для кишечника (Borody and Khoruts 2012).

Чтобы распутать связь микробиома с нашим здоровьем и болезнью, необходимо тщательно изучить, что такое «здоровый» микробиом и как он может изменяться в зависимости от таких параметров, как возраст, диета или привычки. За последнее десятилетие или около того были предприняты значительные усилия для понимания того, каковы параметры нормальности у здоровых людей и как это изменяется при болезненных состояниях. В целом, большинство исследований показали, что межиндивидуальная изменчивость может быть очень высокой, и что влияние окружающей среды, такое как диета, имеет тенденцию быть более важным, чем географическое происхождение или генетический фон. Разнообразие микробных сообществ, обнаруженных в популяциях человека, иногда можно сгруппировать в так называемые экотипы, такие как энтеротипы в кишечнике (Arumugam et al. 2011) или стоматологические типы во рту (Willis et al. 2018). Вместо дискретных стабильных категорий, таких как группы крови, экотипы микробиомов должны рассматриваться как динамические равновесия, разделенные градиентами промежуточных композиций (Knights et al. 2014). Кроме того, эти широкие классификации, как правило, определяются доминирующими наиболее многочисленными видами, и можно найти много различий в отношении состава менее распространенных видов. Многие исследования обнаружили корреляцию между численностью определенных видов и изменениями в рационе питания или привычками. Такие корреляции часто включают виды от средней до низкой численности и, как правило, их трудно интерпретировать с точки зрения причинно-следственных связей. Что касается изменений микробиома при болезненных состояниях, то одной общей темой является дисбактериоз или измененный эквилибрий. О таком дисбиозе часто свидетельствует потеря биоразнообразия в микробиоме, при котором в большей части популяции преобладает один или несколько видов. Напротив, здоровые микробиомы, как правило, имеют более высокие индексы биоразнообразия, с большим количеством видов, с более сбалансированными пропорциями.

Особый интерес для клинической лаборатории представляет то, как состав микробиома может быть таким, каким он был, хотя микробиом был тщательно изучен в течение прошлого столетия с помощью традиционных методов, таких как микроскопия, и методов, основанных на культивировании, они строго ограничены. Лишь недавно достижения в технологиях секвенирования позволили нам получить быстрый, практически беспристрастный, экономичный и всесторонний доступ к составу микробиома. Эти методы, которые в совокупности часто называют «метагеномикой», могут быть разными, в зависимости от того, как они нацелены. Краткое изложение основных подходов приведено в таблице ниже. Вкратце, такие методы начинаются с выделения ДНК, содержащейся в интересующем образце. Какой тип образца и как его получают, очень важен, так как различия в протоколах отбора образцов могут привести к различиям в исследованиях, проведенных в разных лабораториях. Например, оральный мазок, образец мокроты и промывание полости рта могут сообщать информацию о микробиоме полости рта, но они будут действовать иначе. Зачастую исследование или клинический вопрос определяют, какой тип образца является наиболее подходящим. После извлечения ДНК доступно несколько вариантов. Наиболее беспристрастный подход к анализу этой ДНК заключается в использовании метагеномного подхода с использованием дробовика, при котором все содержание ДНК в образце разрезается, секвенируется и анализируется. Разрешение, которое может быть обеспечено этим подходом, очень высоко. Полные геномы для наиболее распространенных видов могут быть собраны, и можно получить информацию даже на уровне штамма. Кроме того, поскольку образцы из всего генома отбираются, становится возможным получить не только наиболее вероятную таксономическую принадлежность каждой анализируемой последовательности, но также и то, какие белки кодируются, что обеспечивает информацию о функциональном потенциале. Если функциональное профилирование является основной целью, альтернативный подход заключается в использовании метатранскриптомики, которая нацелена на молекулы РНК в образце, а не на ДНК, таким образом предоставляя информацию о том, какие пути активно экспрессируются. Наконец, более целенаправленные подходы, такие как метабаркодирование, позволяют амплифицировать конкретную область ДНК с помощью «универсальных» праймеров. Такие метабаркодированные подходы являются наиболее экономически эффективными, если относительная пропорция различных таксонов является интересующим параметром.

Ivan Denisov 03 Feb 2019 11:59
© International Open Laboratory for Advanced Science and Technology — MOLPIT, 2009–2019