Ljudsko telo ima oko 30 triliona mikroba, poznatih pod zajedničkim imenom mikrobiota. Ovi mikroorganizmi utiču na različite telesne funkcije, uključujući varenje i metabolizam do imunološkog odgovora, kaže Pak Kin Vong, profesor biomedicinskog inženjerstva i mašinstva u državi Penn. Analiza mikrobioma ima potencijal za informisanje dijagnoze bolesti, predviđanja prognoze i lečenja, rekao je Vong, ali tek treba da bude usvojena u kliničkom donošenju odluka.
Penn State Nevs razgovarao je sa Vongom o njegovom nedavnom radu, objavljenom u Nature Revievs Bioengineering, koji govori o metodama dostupnim za uključivanje analize mikrobioma u kliničko donošenje odluka, izazovima u vezi s tim i potrebi za novim tehnologijama da iskoriste potencijal mikrobioma u medicini.
Analiza mikrobioma uključuje ispitivanje sastava, raznolikosti, obilja, distribucije, evolucije i funkcija mikroorganizama u specifičnim sredinama, koristeći napredne genomske i bioinformatičke alate. U ljudskom telu, ovi mikrobi su ključni za zdravlje i upravljanje bolestima.
Na primer, mikrobiom creva je neophodna za zdravlje creva kroz proizvodnju vitalnih proizvoda fermentacije i metabolita. Ova mikrobna zajednica je takođe povezana sa različitim telesnim funkcijama i bolestima, naglašavajući njen značaj izvan samo creva.
Analizom mikrobioma, možemo steći neprocenjive uvide za dijagnozu bolesti, predvideti progresiju bolesti i prilagoditi tretmane individualnim potrebama, utirući put personalizovanoj medicini. Na primer, analiza mikrobioma bila je ključna u razumevanju stanja kao što su inflamatorna bolest creva i gojaznost, nudeći nove puteve za intervenciju.
Sekvenciranje visoke propusnosti, koje omogućava brzu procenu sadržaja DNK u uzorku, promenilo je igru u proučavanju ljudskih mikrobioma, pomažući nam da duboko zaronimo u istraživanja i otkrića. Ipak, pretvaranje ovih uvida u nešto što možemo koristiti u klinikama nije jednostavno. Ove metode mogu biti skupe, spore, složene i radno intenzivne.
Da bi se analiza mikrobioma uklopila u medicinska okruženja, mora da bude pristupačna, brza i laka za korišćenje. I ima još toga – postoje standardne borbe za sekvencioniranje sa stvarima kao što je razdvajanje živih od mrtvih mikroba, analiziranje različitih vrsta bioloških molekula zajedno i mapiranje gde se mikrobi nalaze. Pored toga, pošto se mešavina mikroba toliko razlikuje od osobe do osobe, i zato što ne postoji jedinstvena veličina za sve kako izgleda „zdrav“ mikrobiom, teško je usvojiti analizu mikrobioma u donošenje medicinskih odluka.
Da bismo zaista shvatili kako bolesti napreduju, moramo da pratimo kako se nečiji mikrobiom menja tokom vremena. Ovo praćenje je ključno ne samo za razumevanje bolesti, već i za osiguranje da tretmani koji utiču na mikrobiom rade kako treba. Svi ovi izazovi predstavljaju značajne prepreke za maksimalno iskorištavanje našeg znanja o mikrobiomu u stvarnoj zdravstvenoj zaštiti.
Analiza razlika u mikrobiološkom sastavu između zdravih osoba i onih sa specifičnim bolestima nudi medicinskim stručnjacima ključni uvid u zdravlje pacijenata, rizik od bolesti i potencijalne ishode lečenja. Raznovrsnost i tipovi mikroba u našim crevima, na primer, povezani su sa nizom zdravstvenih problema, kao što su infekcije C. difficile, inflamatorne bolesti creva i neurodegenerativna stanja.
Osim dijagnoze i prognoze, postoje revolucionarni pristupi za promenu ovih mikrobnih zajednica kako bi se efikasnije borile protiv bolesti. Strategije kao što su upotreba prebiotika, probiotika i transplantacije fekalnog mikrobioma se koriste za borbu protiv upornih infekcija i poboljšanje efikasnosti tretmana. Konkretno, fekalne transplantacije su se pojavile kao ključna terapija za refraktorne infekcije C. difficile i obećavaju u poboljšanju ishoda lečenja raka.
Štaviše, direktna primena BCG-a u bešiku, oblika bakterijske imunoterapije koju je odobrila FDA, decenijama je efikasan tretman raka mokraćne bešike. Ovi razvoji naglašavaju kritičnu važnost analize mikrobioma i inovativni potencijal korišćenja našeg mikrobioma u borbi protiv bolesti.
Sarađivali smo sa stručnjacima iz akademske zajednice, industrije i kliničke oblasti, od kojih svaki donosi opsežno znanje iz tehnologije, biologije i zdravstvene zaštite. Trenutno razvijamo inovativne platforme za analizu mikrobioma koje koriste analizu jedne ćelije i veštačku inteligenciju.
Značajan izazov sa kojim se suočavamo je određivanje najefikasnijih metoda za otključavanje medicinskog potencijala mikrobioma ljudskog tela. Naš primarni fokus je na identifikaciji održive aplikacije koja ne samo da naglašava suštinsku vrednost analize mikrobioma već i ubrzava njenu integraciju u kliničku praksu.
Kako se zdravstveni pejzaž razvija, puno korišćenje analize mikrobioma će revolucionisati ovu oblast. Ovo putovanje na kojem se nalazimo se odnosi na inovacije i saradnju. Verujemo da će nas odvesti u budućnost u kojoj precizna medicina čini bolje zdravlje i blagostanje dostižnim za širi krug ljudi.
