Még mindig sok a tennivaló

Ezen a héten van a 10. évfordulója az emberi szervezetben található mikrobiális diverzitásról szóló első jelentős felmérésnek, amelyet indulat természet a Human Microbiome Project (HMP) konzorcium által, amelynek én is tagja voltam.

Ezt megelőzően a mikrobiológusok tudták, hogy a szervezetben mikroorganizmusok nagy tömege található – a baktériumok bódító keveréke, valamint archaea, gombák és vírusok, amelyek a bőrön, a szájon és a belekben terjednek el – együtt mikrobiomnak nevezték el. De 2012-ig hiányzott róluk a leltár.

Valójában ez a leltár – amely több ezer fajhoz tartozó 10 billió sejtet mutat, amelyek személyenként összesen 200 grammot nyomnak – még mindig hiányos. Ideje építeni erre a korai munkára (Humán Mikrobióma Projekt Konzorcium indulat természet 486, 207-214; 2012), valamint a projekt megújítása, hogy az emberiséget annak minden összetettségében képviselje.

Nagyon hosszú időbe telt, mire ezt korán elkezdtük, és a változás üteme az elmúlt 10 évben megdöbbentő volt. A HMP csak akkor indulhat el, ha a nagy áteresztőképességű genetikai szekvenálási technológiák – amelyeket először az emberi genom vizsgálatára fejlesztettek ki – olcsók és könnyen használhatók.

2007-es indulása után a konzorcium szekvenálta a két amerikai városban – Bostonban, Massachusettsben és Houstonban, Texas államban – talált mikrobák DNS-ét, amelyeket az akkori két kiemelkedő szekvenáló központhoz, az MIT-hez és a Harvardhoz való közelségük alapján választottak ki. A Boston melletti Egyetem és a houstoni Baylor Medicine College. Tevékenységünket a US National Institutes of Health Joint Fund finanszírozta, és a projekt a mikrobiom akadémiai bioinformatikai szakértőit ​​vonzotta, hogy dolgozzanak az adatokon, miután létrehoztuk azokat.

Az eredmény egy sértetlen amerikai emberi mikrobiom első átfogó katalógusa volt: a bélmikrobiómában jelenlévő gének teljes listája. A HMP kimutatta, hogy a bélben élő sejtes organizmusok több ezer fajból állnak, amelyek genetikai lábnyoma 150-szer akkora, mint az emberi genom. Végül ez a bőség arra késztette a biológusokat, hogy a mikrobiomot ökológiailag megszerzett „második genomnak” tekintsék, amely az emberi gazdaszervezetben rejtőzik.

Tíz évvel később már sokat tudunk. A mikrobiom nélkülözhetetlen szervezetünk megfelelő működéséhez, és kulcsfontosságú az élelmiszerek emésztésében és a kórokozók elleni védekezésben. Egereken végzett kísérletek kimutatták, hogy a mikrobiom összetétele befolyásolja a társadalmi elkötelezettség és a szorongás szintjét. Az olyan gyakori betegségek, mint a szív- és érrendszeri betegségek és az elhízás, különböző mikrobiomokhoz kapcsolódnak. Egyre világosabbá válik az is, hogy a gyerekek hogyan sajátítják el mikrobiómáikat – és mi befolyásolja a mikrobiómák fejlődését.

(Tekintettel arra, hogy a mikrobák mennyire fontosak az egészségünk szempontjából, még mindig meglepőnek tartom, hogy a környezetünkből felszedett élőlények közül sok olyan sok funkciót vállalunk, már születésünktől fogva.)

Sok megválaszolatlan tudományos kérdésünk is van. Honnan jött először a mikrobiom az emberi evolúció során? Miben különböznek az emberi mikrobák a főemlősök, emlősök vagy általában az állatok mikrobáitól? Hogyan terjed a mikrobiom egyik emberről a másikra? És mit jelent a steril étrend és életmód megváltoztatása a mikrobiom hosszú távú egészsége szempontjából?

A tíz évvel ezelőtti első elemzés, amely mindössze két amerikai városból toborzott embereket, szerencsétlenül nem tudta megragadni az emberi mikrobiom valódi sokféleségét. Ma már tudjuk, hogy Európában és Észak-Amerikában az emberek mikrobiomája kevésbé változatos, mint a kevésbé fejlett régiókban – de nagyon keveset tudunk az embercsoportok közötti különbségekről.

És még kevesebbet tudunk sok más állatról, amelyek maguk is tömegeket tartalmaznak. Tudjuk, hogy a fogságban tartott állatok mikrobái különböznek a vadon élő állatok mikrobáitól, ugyanúgy, ahogy az ipari emberi mikrobák különböznek a nem ipari mikrobákétól. De a legtöbb, amit az állati mikrobákról tudunk, fogságban tartott állatokon végzett vizsgálatokból származik. Ahogy a gyors globális változások miatt elveszítjük az állatok sokféleségét, a mikrobiomák sokféleségét is elveszítjük.

A további tanuláshoz új konzorciumra lesz szükség, amely több ezer emberből és állatból vesz mintát. Vadbiológusokra és mikrobióm-tudósokra van szükségünk, akik egymás mellett dolgoznak, a világ minden tájáról érkező legénységgel. Tíz évvel ezelőtt az elemzés annyira új és nehéz volt, hogy nem sokat gondolkodtunk a minták beszerzésén. Most a globális forrásokból származó minták beszerzése kell, hogy vezesse a folyamatot.

Egyesek elgondolkodhatnak azon, hogy miért van szükségünk egy hatalmas és drága új konzorciumra, miközben már ömlenek az adatok – egy-egy tanulmányt, amelyet önállóan dolgozó laboratóriumok végeztek. Az iparosodás azonban gyorsan halad, és a modern gazdasági erők a megfigyelhetőnél gyorsabban képesek felszámolni a mikrobiális sokféleséget.

Egy új konzorcium lehetővé tenné a tudósok számára, hogy végre kitöltsék a mikrobióm térképét. Olyan ez, mint egy népszámlálás: ne várja meg, hogy az egyes városok közöljék lakosságszámukat; Egyetlen erőfeszítést tesz annak érdekében, hogy ezt következetesen és gyorsan tegye, mielőtt megváltozna.

Az emberi mikrobiom és a tágabb értelemben vett gerinces mikrobiom sokféleségének új, kiterjedt elemzése végül az életfa kontextusába helyezi fajadatainkat. Csak ezután tudjuk igazán kiterjeszteni az „ember” címkét a mikrobiomra.

összeférhetetlenség

A szerző nem nyilatkozik összeférhetetlenségről.