Результаты исследования, проведенного командой микробиологов и биоинформатиков из Школы медицины Гарвардского университета и нескольких других научных и клинических центров США, опубликованы в журнале Cell Host & Microbe.
По оценкам ученых, каждый человеческий микробиом — сообщество микробов, живущих в пищеварительном тракте, ротовой полости, на коже и в других частях организма человека – содержит триллионы бактерий. Большинство из них безвредны, многие — полезны, а часть является возбудителями инфекционных заболеваний. В последние десятилетия появляется все больше научных доказательств того, что микробиом играет ключевую роль в состоянии здоровья человека. Изменения в количестве и составе микроорганизмов лежит в основе множества заболеваний, от кариеса и кишечных инфекций, до диабета и рассеянного склероза.
Большинство исследований микробиома направлено на выявление типов бактерий, обитающих в организме, и попытках определить, как они влияют на риск тех или иных заболеваний. Авторы нового исследования пошли дальше, и сфокусировались на геноме (совокупности генов) микробного сообщества. Так же, как не существует генетически идентичных братьев и сестер, не существует двух генетически одинаковых штаммов одной и той же бактерии, объяснил один из авторов исследования Чираг Пател (Chirag Patel). Потому важно разобраться, как индивидуальные генетические особенности бактерий влияют на риск возникновения тех или иных болезней.
Но самой важной целью для ученых является возможность составления персонализированных каталогов микробных генов, отражающих уникальную композицию бактерий, присущих каждому пациенту в отдельности. В будущем это полностью изменит подход к лечению болезней, уверены Пател и его коллеги. Лекарства, подобранные в зависимости от индивидуальных особенностей микробиома, будут точно и эффективно бить прямо в цель.
Сейчас исследователи сделали фактически первый шаг в этом направлении. Чтобы оценить масштабы «микробной вселенной» человеческого организма, они проанализировали ДНК, присутствующие в трех с половиной тысячах образцов микробиома, из которых более 1400 были взяты из ротовой полости, а около 2100 — из кишечника.
В результате было выделено около 46 миллионов бактериальных генов. Причем более половины из них (23 миллиона) встречались лишь однажды, то есть были уникальными для того или иного человека.
Исследователи назвали эти уникальные гены «одиночками». Оказалось также, что у «одиночек» особые функции, отличные от других, более распространенных генов, которые в основном регулируют базовые для ежедневного выживания микроорганизмов процессы. Именно «одиночки» отвечают за устойчивость бактерий к антибиотикам, защиту от внешних угроз, то есть отвечают за выживание микроорганизмов в эволюционном смысле.
Эти открытия стали полной неожиданностью для исследователей. По их оценкам, коллективный микробиом человека (то есть сообщество всех микроорганизмов, обитающих в теле) может включать примерно 232 миллиона генов, но не исключено, что на самом деле их гораздо больше.
