Новый инструмент поможет определить происхождение бактерий кишечника

Исследователи разработали быстрый и точный способ определения, откуда берутся многие бактерии, которые живут в организме человека. В целом, инструмент может определить происхождение любого микробиома, локализованного и разнообразного сообщества микроорганизмов. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Methods.

Введение

Новый вычислительный инструмент под названием FEAST помогает анализировать большие объемы генетической информации всего за несколько часов по сравнению с инструментами, занимающими дни или недели. Программа может использоваться в здравоохранении, экологических исследованиях и сельском хозяйстве. 

Актуальность проблемы

Микробиом обычно содержит от сотен до тысяч видов микроорганизмов. Микробиомы встречаются повсюду: от пищеварительных трактов людей до озер и рек, питающих воду. Микроорганизмы, которые составляют эти сообщества, могут происходить из окружающей их среды, включая пищу. Знание, откуда происходят эти микроорганизмы и как эти сообщества формируются, может дать ученым более подробную картину невидимых экологических процессов, влияющих на здоровье человека. 

Материалы и методы обследования

Исследователи разработали программу, чтобы дать врачам и ученым более эффективный инструмент для исследования этих явлений. Программа отслеживания источника показывает процент микробиома, который интегрировался извне. По своей концепции это похоже на перепись населения страны, в которую прибыли мигранты, и какой процент они составляют в каждой группе от общего населения. Ученые также использовали инструмент для сравнения кишечных микробиомов младенцев, родившихся при помощи кесарева сечения, с микробиомами младенцев, родившихся вагинально.

Результаты научной работы

Использование инструмента отслеживания источника на образце кухонного прилавка может показать, какая часть этого образца была получена от людей, сколько была получена от пищи и, в частности, от каких видов пищи. Вооружившись этой информацией, врачи смогут отличить здорового человека от человека с конкретным заболеванием, просто проанализировав его микробиом. Ученые могут использовать инструмент для обнаружения загрязнения водных ресурсов или продуктов питания.

«Микробиом был связан со многими аспектами физиологии и здоровья человека, но мы только находимся на ранних стадиях понимания клинических последствий этой динамической сети многих видов и того, как они взаимодействуют друг с другом», — объясняет автор исследования Эран Гальперин (Eran Halperin), сотрудник Самуэльской инженерной школы Калифорнийского университета (UCLA Samueli School of Engineering).

«Произошло беспрецедентное расширение данных о микробиомах, что улучшило наши знания о разнообразных функциях и распределении микробной жизни», — добавил Гальперин. «Тем не менее, такие большие и сложные наборы данных создают статистические и вычислительные проблемы».

По сравнению с другими инструментами отслеживания источников, FEAST работает в 300 раз быстрее и значительно точнее, утверждают исследователи. Кроме того, современные инструменты могут анализировать только небольшие наборы данных или предназначаться только для конкретных микроорганизмов, которые считаются вредными загрязнителями. Исследователи утверждают, что новый инструмент может обрабатывать гораздо большие наборы данных и предлагать более полную картину присутствия микроорганизмов и их происхождения. Ученые подтвердили жизнеспособность FEAST, сравнив с анализами ранее опубликованных наборов данных. Например, ученые использовали инструмент для определения типов микроорганизмов на кухонных весах, где выявлено гораздо больше деталей, чем при использовании предыдущих инструментов, которые анализировали тот же набор данных.

Выводы

«Я надеюсь, что ученые будут использовать FEAST для диагностики заболеваний, связанных с заражением бактериями», — резюмирует Гальперин. 

Авторы другого исследования утверждают, что побочные эффекты бактерий кишечника защищают от сальмонеллы.

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


 
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Хусаинов Руслан Халилович/ автор статьи
Должность - Главный редактор, автор статьей E-mail для связи - [email protected] Врач - ультразвуковой диагностики, детский травматолог-ортопед  г. Санкт-Петербург.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: