Šią savaitę sukanka 10 metų nuo pirmojo didelio žmogaus organizmo mikrobų įvairovės tyrimo, paskelbto m. santūrus pobūdis sukūrė Human Microbiome Project (HMP) konsorciumas, kurio narys aš buvau.

Prieš tai mikrobiologai žinojo, kad organizme yra didžiulė mikroorganizmų masė – svaiginantis bakterijų mišinys kartu su archėjomis, grybais ir virusais, pasklidęs po odą, burną ir žarnyną – kartu vadinamas mikrobiomu. Tačiau iki 2012 metų mums trūko jų inventoriaus.

Tiesą sakant, šis inventorius – 10 trilijonų ląstelių, priklausančių tūkstančiams rūšių, sveriančių 200 gramų vienam žmogui, rodiklis – vis dar neišsamus. Atėjo laikas remtis šiuo ankstyvu darbu (Žmogaus mikrobiomų projekto konsorciumas santūrus pobūdis 486, 207-214; 2012 m), ir projekto atnaujinimas, kad būtų atstovaujama žmonijai visame jos sudėtingumu.

Prireikė tiek daug laiko, kad tai būtų padaryta anksti, o per pastaruosius 10 metų pokyčių tempas buvo stulbinantis. HMP galima pradėti tik tada, kai didelio našumo genetinės sekos nustatymo technologijos, pirmiausia sukurtos žmogaus genomui ištirti, yra pigios ir pakankamai paprastos naudoti.

2007 m. pradėjęs veikti, konsorciumas nustatė mikrobų, rastų ir ant jų, DNR iš dviejų Amerikos miestų – Bostono (Masačusetso valstija) ir Hiustono (Teksaso valstijoje) – atrinktų pagal jų artumą prie dviejų tuo metu garsių sekos nustatymo centrų – MIT ir Harvardo. Universitetas netoli Bostono ir Baylor medicinos koledžas Hiustone. Mūsų veikla buvo finansuojama JAV Nacionalinio sveikatos instituto jungtinio fondo lėšomis, o projektas pritraukė akademinius bioinformatikos ekspertus mikrobiomui dirbti su duomenimis po to, kai juos sugeneravome.

Rezultatas buvo pirmasis išsamus nepaliesto Amerikos žmogaus mikrobiomo katalogas: visas žarnyno mikrobiome esančių genų sąrašas. HMP parodė, kad ląstelinius organizmus žarnyne sudaro tūkstančiai rūšių, kurių genetinis pėdsakas 150 kartų didesnis už žmogaus genomą. Galiausiai ši gausa paskatino biologus mikrobiomą vertinti kaip ekologiškai įgytą „antrąjį genomą“, paslėptą žmogaus šeimininke.

Po dešimties metų mes daug žinome. Mikrobiomas yra būtinas tinkamam mūsų kūno funkcionavimui ir yra labai svarbus norint virškinti maistą bei apsisaugoti nuo patogenų. Eksperimentai su pelėmis parodė, kad mikrobiomo sudėtis turi įtakos socialinio įsitraukimo ir nerimo lygiui. Įprastos ligos, tokios kaip širdies ir kraujagyslių ligos ir nutukimas, yra susijusios su skirtingais mikrobiomais. Taip pat aiškėja, kaip vaikai įgyja savo mikrobiomas ir kas daro įtaką mikrobiomų vystymuisi.

(Atsižvelgiant į tai, kokie svarbūs mikrobai yra mūsų sveikatai, man vis tiek stebina tai, kad mes atliekame tiek daug funkcijų daugeliui organizmų, kuriuos paimame iš savo aplinkos nuo pat gimimo.)

Taip pat turime daug neatsakytų akademinių klausimų. Iš kur žmogaus evoliucijoje atsirado mikrobiomas? Kuo žmogaus mikrobai skiriasi nuo primatų, žinduolių ar gyvūnų apskritai? Kaip mikrobiomas perduodamas iš vieno žmogaus kitam? O ką sterilios mitybos ir gyvenimo būdo keitimas reiškia ilgalaikei mikrobiomo sveikatai?

Pirmoji analizė prieš dešimt metų, įdarbinant žmones tik iš dviejų Amerikos miestų, apgailėtinai nesugebėjo užfiksuoti tikrosios žmogaus mikrobiomo įvairovės. Dabar žinome, kad Europos ir Šiaurės Amerikos žmonių mikrobiomų įvairovė yra mažesnė nei mažiau išsivysčiusių regionų žmonių, tačiau labai mažai žinoma apie skirtumus tarp žmonių grupių.

Ir dar mažiau žinoma apie daugelį kitų gyvūnų, kurie patys turi mases. Žinome, kad nelaisvėje laikomų gyvūnų mikrobai skiriasi nuo gamtoje gyvenančių gyvūnų mikrobai taip pat, kaip pramoniniai žmonių mikrobai skiriasi nuo nepramoninių. Tačiau didžioji dalis to, ką žinome apie gyvūnų mikrobus, gaunama iš nelaisvėje laikomų gyvūnų tyrimų. Kadangi dėl sparčių pasaulinių pokyčių prarandame gyvūnų įvairovę, prarandame ir mikrobiomų įvairovę.

Norint sužinoti daugiau, reikės naujo konsorciumo, kuris imtų tūkstančius žmonių ir gyvūnų. Mums reikia laukinės gamtos biologų ir mikrobiomų mokslininkų, dirbančių kartu su įgulomis visame pasaulyje. Prieš dešimt metų analizė buvo tokia nauja ir sudėtinga, kad mes daug negalvojome apie mėginių paėmimą. Dabar šį procesą turėtų paskatinti mėginių gavimas iš pasaulinių šaltinių.

Kai kuriems gali kilti klausimas, kodėl mums reikia didžiulio ir brangaus naujo konsorciumo, kol duomenys jau sklinda – po vieną tyrimą, kurį atlieka pačios dirbančios laboratorijos. Tačiau industrializacija sparčiai juda, o šiuolaikinės ekonominės jėgos gali greičiau, nei galima pastebėti, išnaikinti mikrobų įvairovę.

Naujas konsorciumas leistų mokslininkams pagaliau užpildyti mikrobiomo žemėlapį. Tai tarsi žmonių surašymas: nelaukite, kol atskiri miestai praneš apie savo gyventojų skaičių; Dedate visas pastangas, kad tai padarytumėte nuosekliai ir greitai, kol jis nepasikeis.

Išsami nauja žmogaus mikrobiomo ir platesnės stuburinių mikrobiomų įvairovės analizė pagaliau įtrauks mūsų rūšių duomenis į gyvybės medžio kontekstą. Tik tada galime iš tikrųjų išplėsti etiketę „žmogus“ iki mikrobiomo.

interesų konfliktas

Autorius nepareiškia interesų konflikto.