Еще многое предстоит сделать

На этой неделе исполняется 10 лет первому крупному исследованию микробного разнообразия в организме человека, опубликованному в вспыльчивый характер консорциумом Human Microbiome Project (HMP), членом которого я был.

До этого микробиологи узнали, что в организме обитает большая масса микроорганизмов — опьяняющая смесь бактерий, а также архей, грибков и вирусов, распространяющаяся по коже, рту и кишечнику, — вместе называемая микробиомом. Но до 2012 года у нас не было их инвентаря.

На самом деле этот перечень — показатель в 10 триллионов клеток, принадлежащих тысячам видов, общим весом 200 граммов на человека — еще неполный. Пришло время продолжить эту раннюю работу (Консорциум проектов микробиома человека вспыльчивый характер 486, 207-214; 2012), и возобновление проекта, чтобы представить человечество во всех его сложностях.

Потребовалось много времени, чтобы начать эту раннюю работу, и темпы изменений за последние 10 лет были ошеломляющими. Только после того, как высокопроизводительные технологии генетического секвенирования, впервые разработанные для изучения генома человека, станут дешевыми и достаточно простыми в использовании, можно будет начать HMP.

После своего запуска в 2007 году консорциум секвенировал ДНК микробов, обнаруженных в 242 человек из двух американских городов — Бостона, штат Массачусетс, и Хьюстона, штат Техас, выбранных из-за их близости к двум известным в то время центрам секвенирования, Массачусетскому технологическому институту и ​​Гарварду. Университет недалеко от Бостона и Медицинский колледж Бейлора в Хьюстоне. Наша деятельность финансировалась Объединенным фондом национальных институтов здравоохранения США, и проект привлек ученых-биоинформатиков для работы с микробиомом после того, как мы его сгенерировали.

Результатом стал первый всеобъемлющий каталог интактного микробиома американского человека: полный список генов микробиома кишечника. HMP показал, что клеточные организмы в кишечнике состоят из тысяч видов, а их генетический след в 150 раз превышает размер генома человека. В конечном счете, это изобилие привело биологов к рассмотрению микробиома как экологически приобретенного «второго генома», скрытого в человеке-хозяине.

Десять лет спустя мы многое знаем. Микробиом необходим для правильного функционирования нашего организма и является ключом к перевариванию пищи и защите от патогенов. Эксперименты на мышах показали, что состав микробиома влияет на уровень социальной активности и тревожности. Распространенные заболевания, такие как сердечно-сосудистые заболевания и ожирение, связаны с различными микробами. Становится все более ясным, как дети приобретают свой микробиом и что влияет на его развитие.

(Учитывая, насколько важны микробы для нашего здоровья, я все еще нахожу удивительным, что мы выполняем так много функций для многих организмов, которые мы получаем из окружающей среды, прямо с рождения.)

У нас также есть много нерешенных академических вопросов. Откуда в эволюции человека впервые появился микробиом? Чем микробы человека отличаются от микробов приматов, млекопитающих или животных в целом? Как микробиом передается от одного человека к другому? И что означает изменение стерильного рациона и образа жизни для долгосрочного здоровья микробиома?

Тот первый анализ десять лет назад, в котором участвовали люди всего из двух американских городов, с треском не смог отразить истинное разнообразие человеческого микробиома. Теперь мы знаем, что люди в Европе и Северной Америке имеют менее разнообразный микробиом, чем люди в менее промышленно развитых регионах, но очень мало известно о различиях между группами людей.

И еще меньше известно о многих других животных, которые сами содержат массы. Мы знаем, что микробы содержащихся в неволе животных отличаются от микробов животных, живущих в дикой природе, точно так же, как промышленные микробы человека отличаются от непромышленных. Но большая часть того, что мы знаем о животных микробах, получена из исследований животных, содержащихся в неволе. Поскольку мы теряем разнообразие животных из-за быстрых глобальных изменений, мы также теряем разнообразие микробиома.

Чтобы узнать больше, потребуется новый консорциум, в котором будут взяты образцы тысяч людей и животных. Нам нужны биологи дикой природы и ученые-микробиомы, работающие бок о бок с командами по всему миру. Десять лет назад анализ был настолько новым и сложным, что мы не особо задумывались о получении образцов. Теперь получение образцов из глобальных источников должно управлять процессом.

Кто-то может удивиться, зачем нам нужен огромный и дорогой новый консорциум, когда данные уже идут потоком — по одному исследованию за раз, проводимые лабораториями, работающими самостоятельно. Но индустриализация идет быстро, и современные экономические силы могут уничтожить микробное разнообразие быстрее, чем это можно наблюдать.

Новый консорциум позволит ученым окончательно заполнить карту микробиома. Это похоже на перепись населения: не ждите, пока отдельные города сообщат о численности своего населения; Вы делаете одно согласованное усилие, чтобы делать это последовательно и быстро, прежде чем оно изменится.

Обширный новый анализ разнообразия микробиома человека и более широкого микробиома позвоночных, наконец, поместит данные о наших видах в контекст древа жизни. Только тогда мы действительно сможем распространить ярлык «человек» на микробиом.

конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.