Egy önálló világ a beleinkben: elkészült az eddigi legnagyobb székletvizsgálat

Egy nemzetközi kutatócsoport meghatározta a bélcsatornánkban élő csaknem összes mikroorganizmus génjeinek szekvenciáját. Az eredmények a mostaninál sokkal közelebb vihetnek annak tisztázásához, hogy a bélbaktériumoknak pontosan milyen szerepük van a különféle betegségek kialakulásában.

A Nature legújabb számában közölt tanulmányban 124 európai személy székletmintáiban elemezték a mikrobák genetikai állományát (genomját): a vizsgálati alanyok között voltak egészséges, elhízott és kórosan túlsúlyos, valamint gyulladásos bélbetegségben szenvedő betegek is. Összesen nagyjából 3,3 millió gén bázissorrendjét sikerült meghatározni: az eredményekből kiderült, hogy a bél mikroorganizmusainak összesen körülbelül 150-szer több génjük van, mint az embereknek (ez a szám 23 000-re tehető).

Az elemzés során ezer körüli baktériumfajt azonosítottak a kutatók: ezek közül egy-egy személynél átlagosan 160 eltérő faj volt jelen. A vizsgált személyek mintáiban nagy átfedés volt a mikroorganizmusok génjei között, a fajok összetétele tehát részben megegyezik az egyes emberekben: egy-egy személy bélbaktériumainak körülbelül 40%-a volt megtalálható a többi résztvevő felénél is. Azt is sikerült meghatározni, hogy minimálisan mekkora méretű genetikai állományra van szüksége egy baktériumnak ahhoz, hogy képes legyen a bélcsatornában élni.

A mikrobák és az emberi egészség összefüggéseiről is kiderült néhány újdonság. Azt már eddig is tudtuk, hogy egészséges személyek beléből származó baktériumközösségek különböznek a bélgyulladásban szenvedő egyénekétől, a mostani kutatás pedig még inkább alátámasztotta ezt. Az adatokból egyértelműen látszik, hogy a két csoportnál egyaránt eltérések mutatkoznak a baktériumok gyakoriságában és a fajok változatosságában is. Az viszont csak a jövőben lesz világos, hogy a mostani információkat hogyan lehetne hasznosítani a bélbetegségek vagy más kórképek kezelésében.

Mikrobiom: a bennünk élő baktériumok

Az emberi mikrobiom a szervezetünkben élő mikroorganizmusok összességét és ezek genetikai állományát (genom), illetve a mikrobák szűkebb vagy tágabb környezetével történő összes kölcsönhatását foglalja magában. A legutóbbi időkig viszonylag kevés figyelem irányult a szervezetünkben élő mikrobiális közösségek működésére, ez azonban egészen biztosan megváltozik majd a jövőben.

Az új kutatást végző szakemberek nagy sebességű szekvenálómódszerekkel határozták meg a minták DNS állományának bázissorrendjét. Az eljárás során először rengeteg kisebb DNS-darabot vizsgáltak, majd ezeket illesztették össze hosszabb, egybefüggő darabokká. Végül ezekben a szakaszokban azonosították a mikrobiális géneket: ehhez a már ismert emberi géneket is ki kellett szűrni az adatok közül, amit a korábbi génadatbázisokkal történő összehasonlítással oldottak meg.

A most azonosított gének nagyjából egyharmadát már eddig is jól ismerték. A gének körülbelül 40%-át ezzel szemben mostanáig csak igen kevéssé tanulmányozták (ezek már korábban leírt baktériumfajokhoz tartoztak), 25% pedig még egyáltalán nem volt ismert korábban. Az utóbbi eredmény arra utal, hogy belünkben számos olyan baktériumfaj is él, amelyeket eddig még egyetlen kutatócsoportnak sem sikerült azonosítania.

A génkatalógus többféle információt is szolgáltat arról, hogy bélbaktériumaink hogyan állítják elő az összetett cukrokat, az alapvetően fontos (esszenciális) aminosavakat, vagy a különféle vitaminokat. Kiderülhet az is, hogy a mikrobák miként képesek hasznos vegyületekké alakítani a számunkra idegen anyagokat, például az ételadalékként használt benzoátot.

Miben függünk a mikrobáktól?

Az emberek meglepően sok mindenben függenek a szervezetüket benépesítő mikroorganizmusoktól. A bélben élő mikróbák segítenek kivonni a táplálékkal bevitt energiát, másoknak pedig fontos szerep jut az immunrendszer megfelelő működtetésében (védekező rendszerünk sokszor tőlük "tanul").

Az emberi szervezetben számos mikrobiális élőhely található, de a kutatások eddig főként a nagyobb anatómiai egységek - bőr, szájüreg, bélrendszer vagy a vagina - alapján folytak. A következő években ezt kisebb egységekre fogják bontani, hiszen a legfontosabb biológiai folyamatok gyakran két mikrobiális élőhely határán vagy valamely szervünk egy meghatározott területén mennek végbe. A következő tíz évben várhatóan felfedeznek majd jó néhány ritka fajt is, és többféle térbeli skálán is meg fogják határozni, hogy testünk egyes pontjain mekkora a fajok sokfélesége.

A mikrobiális közösségek szervezetünkre gyakorolt hatását csak úgy érthetjük meg, ha megismerjük a mikrobióta funkcionális tulajdonságait is. Ehhez olyan vizsgálatokra lesz szükség, amelyekben a mikrobiális DNS bázissorrendjének meghatározását összekötik azokkal a vizsgálatokkal, amelyekben a mikrobák által termelt fehérjék és RNS-ek mennyiségét közvetlenül is megmérik. Az egyes mikrobiális DNS-szakaszokat ezt követően lehet csak pontosan hozzárendelni az általuk kódolt fehérje- és RNS-termékekhez. Ennek a folyamatnak mindössze a kezdetét jelentik a mikrobiom feltérképezésére irányuló nemzetközi vizsgálatok.

Forrás: Nature