MEDİMAGAZİN - Son on yılda yapılan önemli çalışmalar, insan sindirim sisteminde yaşayan yüzlerce bakteri türünün toplanması olan bağırsak mikrobiyomunun sinir gelişimini, kanser immünoterapilerine yanıtı ve sağlığın diğer yönlerini etkilediğini göstermiştir. Ancak bu mikrobiyom karmaşıktır ve bileşenleri incelemek için sistematik yollar olmadan, belirli hastalıklarla bağlantılı kesin hücreler ve moleküller bir sır olarak kalır.
Stanford Üniversitesi araştırmacıları, farelere başarıyla nakledilen 100'den fazla bakteri türünden oluşan bir bakteri grubu oluşturarak en karmaşık ve iyi tanımlanmış sentetik mikrobiyomu inşa ettiler. Tek tek türleri ekleme, çıkarma ve düzenleme yeteneği, bilim adamlarının mikrobiyom ve sağlık arasındaki bağlantıları daha iyi anlamalarına ve sonunda sınıfında birinci sınıf mikrobiyom terapileri geliştirmelerine olanak sağlayacak.
Bir organizmadan diğerine tüm doğal mikrobiyomu tanıtan "dışkı nakli" kullanılarak birçok önemli mikrobiyom çalışması yapılmıştır. Bilim adamları rutin olarak bir geni susturur veya belirli bir hücreden veya hatta bir farenin tamamından bir proteini çıkarırken, belirli bir dışkı örneğindeki yüzlerce tür arasından bir türü çıkarmak veya değiştirmek için böyle bir araç seti yoktur.
Sarafan ChEM-H Enstitüsü Akademisyeni ve çalışmanın ilgili yazarı Michael Fischbach , “Biyoloji hakkında bildiklerimizin çoğu, karmaşık biyolojik sistemleri parça parça manipüle etme yeteneği olmasaydı, bilemezdik” dedi.
Sıfırdan bir mikrobiyom oluşturdular
Mikrobiyomdaki her hücre, molekülleri parçalayan ve oluşturan reaksiyonlar gerçekleştiren belirli bir işlevsel görev yapar. Bir mikrobiyom inşa etmek için ekibin, nihai karışımın yalnızca kararlı olduğundan, herhangi bir türün diğerlerine baskın gelmediği bir dengeyi koruyarak değil, aynı zamanda eksiksiz, doğal bir mikrobiyomun tüm eylemlerini gerçekleştirerek işlevsel olduğundan da emin olması gerekiyordu. Bireyler arasındaki doğal çeşitlilik göz önüne alındığında, sentetik topluluklarına dahil edilecek türleri seçmek de zordu; rastgele seçilen iki kişi mikrobiyal genlerinin yarısından azını paylaşıyor.
Araştırmacılar, kolonilerini en yaygın bakterilerden oluşturmaya karar verdiler ve 300'den fazla yetişkinin tam mikrobiyal genomlarını sıralamak için Ulusal Sağlık Enstitüleri girişimi olan İnsan Mikrobiyom Projesi'ne (HMP) döndüler.
Fischbach, “İnsan bağırsağında bulunan bakteri türlerinden Nuh'un Gemisini arıyorduk, neredeyse her zaman orada olanları bulmaya çalışıyorduk” dedi.
HMP bireylerinin en az %20'sinde bulunan 100'den fazla bakteri suşunu seçtiler. Daha sonraki bazı çalışmalar için gereken birkaç türün eklenmesi, onları tek tek stoklarda büyüttükleri ve daha sonra insan topluluğu dedikleri şeyi bir veya hCom1 yapmak için tek bir birleşik kültürde karıştırdıkları 104 türe getirdi.
104 tür, bireysel stoklarda büyütüldü ve daha sonra hCom1 olarak adlandırdığı 119 suştan oluşan bir topluluk oluşturmak için tek bir kültürde karıştırıldı.
Suşlar laboratuvar kültüründe bir arada var olabildiler, ancak ekibin aynısının canlı bir yaratığın bağırsağında gerçekleşmesine ihtiyacı vardı.
Hiçbir bakteri barındırmayan farelere hCom1'i tanıttılar ve hCom1 oldukça stabildi, kurucu türlerin yüzde 98'i bu mikropsuz farelerin bağırsaklarını kolonize etti ve her türün göreceli bolluk seviyeleri iki ay boyunca sabit kaldı.
Daha sonra ekip farelere hCom2 olarak adlandırılan ve fareleri ilkinden daha fekal zorluklara karşı daha dirençli hale getiren 119 türden oluşan yeni bir topluluk verdi.
İkinci yinelemeye sahip grup, E. coli ile bulaştırıldı ve enfeksiyonla savaştığı görüldü.
Önceki çalışmalar, sağlıklı bir doğal mikrobiyomun korumaya yol açtığını göstermişti, ancak Fischbach ve meslektaşları, hangilerinin özellikle koruma sağladığını belirlemek için belirli suşları yinelemeli olarak ortadan kaldırarak veya değiştirerek bunu bir adım daha ileri götürebilirler.
Birkaç önemli bakteri buldular ve en kritik türlere kadar daraltmak için daha fazla çalışma yapmayı planlıyorlar.