Nanobiome – polskie badanie mikrobioty jelitowej
Menu
Nanobiome – polskie badanie mikrobioty jelitowej
Badania dotyczące mikrobiomu człowieka rozumianego jako pula materiału genetycznego w danej próbce wzbudzają w ostatnim czasie duże zainteresowanie. Pojawiające się publikacje naukowe dość jasno sugerują, że wpływ mikroorganizmów zasiedlających ciało człowieka jest istotny, a w wielu przypadkach wręcz kluczowy dla zapewnienia homeostazy i prawidłowego funkcjonowania organizmu. Aby dowiedzieć się, jakie bakterie zasiedlają nasze jelita, należy zsekwencjonować ich materiał genetyczny pochodzący z próbki kału. Sam proces sekwencjonowania polega na odczytaniu kolejności par nukleotydów – małych cegiełek tworzących nić DNA.
NANOBIOME to pierwsze w Polsce badanie składu mikrobiomu jelitowego, które nie jest oparte o analizę sekwencji konserwatywnych regionów genu 16S rRNA, tylko o metodę sekwencjonowania całogenomowego. Mówiąc najprościej – podczas analizy DNA bakterii odczytywana jest jej pełna długość (całkowita sekwencja DNA bakterii), a nie tylko jeden region sekwencji (region genu 16s rRNA bakterii). Takie rozwiązanie pozwala jednoznacznie zaklasyfikować daną bakterię do konkretnego gatunku, w przeciwieństwie do metod sekwencjonowania genu 16s, które wskazują jedynie rodzinę czy rodzaj bakterii. Informacja o konkretnym gatunku bakterii, a nie jedynie jej rodzinie bądź rodzaju, jest bardzo istotna do właściwego wnioskowania o stanie środowiska jelit. Otóż zdarza się, że w ramach jednego rodzaju występują zarówno gatunki bakterii spełniające pozytywne jak i negatywne funkcje dla organizmu. W takiej sytuacji informacja o obecności danego rodzaju niestety nie niesie ze sobą żadnych wniosków. Wynik uzyskany na podstawie badania NANOBIOME stanowi, więc najbardziej szczegółowy obraz stanu mikrobioty jelitowej i pozwala najlepiej zrozumieć mikrobiom jelitowy.
Dodatkowo sekwencjonowanie całych genomów (pełnego DNA bakterii) umożliwi w przyszłości bezpośrednie przewidywanie genów obecnych w zbiorowisku. Docelowo będzie więc możliwe nawet ustalenie potencjału biologicznego zbiorowiska mikroorganizmów składających się na mikrobiom jelitowy. Chodzi tutaj przede wszystkim o specyficzne “właściwości” bakterii, wśród których można wskazać na przykład zdolność syntezy konkretnych witamin, krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, czy też neuroprzekaźników.
W badaniach NANOBIOME wykorzystywana jest technologia długich odczytów, czyli sekwencjonowanie nanoporowe. Jest to obecnie jedyna technologia, która umożliwia uzyskanie nieskończenie długich odczytów sekwencji nukleotydowej. Oznacza to, że podczas badania od razu uzyskujemy informację o pełnej długości DNA bakterii. W przypadku starszych technologii sekwencjonowania konieczne jest podzielenie DNA na mniejsze fragmenty, zsekwencjonowanie i dopiero później łączenie ich do uzyskania informacji o całej nici DNA. Niestety w sytuacji kiedy badane jest całe środowisko, czyli wiele mikroorganizmów jak w przypadku mikrobioty jelitowej, złączenie ich do właściwych sekwencji jest niemożliwe. Jest to spowodowane tym, że każda grupa organizmów (np. bakterie) ma zbliżone do siebie sekwencje materiału genetycznego. Uzyskiwana informacja o zidentyfikowanych bakteriach jest więc niepewna i mało wiarygodna.
Co więcej, dane uzyskiwane z sekwencjonowania nanoporowego, gdzie sekwencjonowaniu poddawane jest natywne DNA (pochodzące bezpośrednio z komórek), nie są zaburzone błędami związanymi z powielaniem materiału genetycznego w trakcie analizy, co niestety również jest typowe dla technologii sekwencjonowania poprzednich generacji. W praktyce oznacza to, że w przypadku technologii nanopore nie ma konieczności „sztucznego” powielenia materiału genetycznego znajdującego się w próbce kału. Właśnie taka praktyka, wymagana w innych technologiach, uniemożliwia skutecznie rozpoznawane i zidentyfikowane. Badanie NANOBIOME jest pierwszym na świecie badaniem, które wykorzystuje tę najnowocześniejszą technologię badawczą, czyli właśnie sekwencjonowanie w technologii NANOPORE.