Декодират метаболизма на микроорганизмите чрез microbeMASST

Акценти

Екип от Калифорнийския университет в Сан Диего, САЩ, в сътрудничество с учени от целия свят създава нов инструмент, който успява да дешифрира метаболизма на микроорганизмите. Става дума за важно откритие, което има потенциал да промени разбирането и за човешкото здраве, и за околната среда. Така е, защото микробите са в истинския смисъл на думата ключови играчи във всички биологични системи в околната среда. В същото време методите, които до момента биват използвани за изследването на метаболизма на микроорганизмите, имат твърде много ограничения, а те от своя страна затрудняват разкодирането на работата и взаимодействията между тях.

Инструментът, който дешифрира метаболизма на микробите

Инструментът microbeMASST, който определят като революционен, е дело на учените от Съвместния иновационен център за масова спектрометрия на Калифорнийския университет в Сан Диего. За целта изследователите събират повече от сто милиона частици с данни от 60 000 различни микробни проби, които са събрани от учени от целия свят. Базата данни е подбрана изключително прецизно. Включва микроби от растения и почви, от океани, езера и риби, от сухоземни животни и хора.

microbeMASST е в състояние да открие кои микроби присъстват в пробата. Прави го чрез кръстосано съпоставяне между експериментална проба и внушителната библиотека от отделните микроби.

„Нашият инструмент прави това за секунди. Единствен е, тъй като до момента няма инструмент, който е в състояние да направи това“, коментира д-р Симоне Зуфа, част от екипа.

От своя страна ръководителят на изследването проф. Питър Дорестейн споделя, че хората са ходещи екосистеми, в които микробите са значително повече, но се знае твърде малко за метаболитите, които те произвеждат.

„Тази технология ни позволява да свържем микробите с метаболитните сигнатури, които те произвеждат, при това без никакви предварителни познания. Това представлява голям скок напред в способността ни да изучаваме микроорганизмите и техните сложни взаимоотношения с хората и екосистемите“, казва проф. Питър Дорестейн.

„Идентифицирането на получени от микроби метаболити и относителни производители без предварително знание ще подобри значително разбирането на ролята на микроорганизмите в екологията и човешкото здраве“, пишат авторите в статията с резултатите, публикувана в Nature Microbiology. И подчертават, че микроорганизмите задвижват глобалния въглероден цикъл и могат да установят симбиотични взаимоотношения с организмите гостоприемници като влияят върху здравето, стареенето и поведението им.

За смисъла от microbeMASST

Полезните микроби имат ключова роля за човешкото здраве. Така е, защото като завладяват определени области на тялото, те го предпазват от външни патогени. Когато са в червата допринасят за усвояването на хранителните вещества и регулирането на имунната система. Разрушаването на общностите от микроби в човешкото тяло води до широк спектър от заболявания.

Инструментът microbeMASST ще помогне за механичното разкриване ролята на микробиома при състояния като възпаление на червата, болести на черния дроб, диабет, атеросклезора и други, твърди ръководителят на проучването;.

Микробите имат съществено значение не само за човешкото тяло, те са още и в центъра на важни процеси в околната среда, например, като цикъла на въглерода и азота. Когато са нарушени микробните общности, които участват в тези процеси, то циркулацията на хранителни вещества в екосистемите се затруднява сериозно, а това води до множество разрушителни екологични дисбаланси.

>>>СЗО създава паричен фонд за наблюдение на патогените

Всъщност, казват учените, метаболизмът на микробите е движеща сила в почти всички аспекти на биологията. За съжаление обаче огромният метаболитен потенциал на микробните общности се пренебрегва в съвременните опити, които го разглеждат единствено в общ план.

„Едно от предизвикателствата при изучаването на микробите на молекулярно ниво е, че е трудно да се каже кои микроби кои молекули произвеждат“, обяснява д-р Симоне Зифа и дава следния пример, в който описва образно усилията на екипа: „Ако приемем, че колониите от микроби приличат на претъпкани партита с много хора, които говорят, настоящите изследвания са в състояние да записват само звука. Ние обаче искаме да намерим начин да декодираме аудиото, за да разберем кой какво казва.“

И очевидно успяват. А тъй като microbeMASST може да идентифицира микроби в проба без предварителни познания, екипът е уверен, че технологията ще бъде прилагана в различни области – от селското стопанство през биотехнологиите, та до изучаването на медиираните от микроби здравословни състояния.

Или както споделя проф. Питър Дорестейн: „Очакваме, че за изследователите в областта на науките за живота microbeMASST ще бъде ресурсът, който променя. Инструментът ще става по-добър с времето, тъй като научната общност събира все повече данни, за да може системата да се справя.“