Ljudski mikrobiom igra ključnu ulogu u našem zdravlju, utičući na sve, od razvoja bolesti do odgovora na lečenje. Ova veza je privukla pažnju naučnika širom sveta, željnih da otkriju njene tajne.
Iako je tradicionalna metagenomika pružila dragocene uvide, ona ne uspeva u rešavanju mikrobne raznolikosti na nivou soja i preciznom profilisanju gena uključenih u otpornost na antibiotike. Ova ograničenja naglašavaju potrebu za naprednijim pristupima.
Da bi se ovo pozabavilo, tim istraživača predvođen vanrednim profesorom Masahito Hosokavom, sa Univerziteta Vaseda, u saradnji sa bitBiome, Inc., razvio je pristup jednoćelijskom genomu. Ovaj pristup, koji čita informacije iz pojedinačnih ćelija, nudi obećavajuću alternativu konvencionalnoj metagenomici.
Studija, objavljena u časopisu Mikrobiom 2. oktobra 2024., istražuje mikrobnu raznolikost i genetske karakteristike koristeći jednoćelijsku genomsku analizu.
„Ograničenje metagenomije inspirisalo nas je da razvijemo novi pristup za istraživanje ljudskog mikrobioma na nivou jedne ćelije. Ovaj pristup jednoćelijskom genomu može poboljšati naše razumevanje o tome kako bakterije interaguju i razmenjuju genetski materijal uključujući gene otpornosti na antibiotike, pružajući dublji uvid u ljudsko zdravlje i bolesti“, kaže Hosokava.
Istraživači su sproveli obimnu individualnu analizu mikroba u ljudskom telu. Za ovo su regrutovali 51 učesnika i sakupili njihovu pljuvačku i uzorke fekalija. Zatim su izvršili novu metodu analize jednoćelijskog genoma pod nazivom SAG-gel tehnologija, komercijalizovanu kao bit-MAP od strane bitBiome, Inc. U ovoj tehnici, pojedinačne bakterije su zatvorene u gel i njihovi genomi su pojačani i analizirani pojedinačno.
Istraživači su oporavili genome 300 vrsta bakterija koristeći ovu novu tehniku koja je propuštena konvencionalnom metodom. Pored toga, nova tehnika je pružila dublji uvid u gene otpornosti na antibiotike, mreže za razmenu gena, interakciju bakterija i raznolikost.
„Naša studija je analizirala 30.000 pojedinačnih genoma oralnih i crevnih bakterija, što je najveći svetski skup podataka o genomu, koji pokazuje moć jednoćelijske genomike u razjašnjavanju mikrobne raznolikosti i interakcija“, kaže Hosokava.
Nalazi ove studije imaju nekoliko potencijalnih primena. U javnom zdravstvu, detaljno profilisanje gena otpornosti na antibiotike može pomoći u razvoju ciljanijih i efikasnijih strategija lečenja. Ovo zauzvrat može pomoći u prevenciji bolesti, smanjenju troškova zdravstvene zaštite i poboljšanju javnog zdravlja.
U monitoringu životne sredine, jednoćelijska genomika može da prati genetske promene u ekosistemima kako bi upravljala i sprečila širenje rezistencije na antibiotike. U poljoprivrednom sektoru, razumevanje dinamike gena rezistencije na antibiotike može voditi prakse za smanjenje širenja otpornosti kroz zemljište, vodu i stoku.
Studija naglašava transformativni potencijal jednoćelijske genomike u istraživanju mikrobioma, nudeći detaljnije i nijansirano razumevanje mikrobnih zajednica.
„Naš pristup pruža naznake za bolje razumevanje kako se otpornost na antibiotike širi u bakterijama i ima potencijal za buduće medicinske i javne zdravstvene primene“, zaključuje Hosokava.
