Najbardziej zagadkowe bakterie jelitowe: Co nauka wciąż nie wie

Spis treści

1. Wprowadzenie

2. Ograniczenia nauki o mikroorganizmach

3. Dlaczego bakterie pozostają nieznane

4. 10 Najbardziej Zagadkowych Bakterii Jelitowych

   • 4.1 Christensenella minuta

   • 4,2 Oscillospira spp.

   • 4,3 Akkermansia glycaniphila

   • 4,4 Sutterella wadsworthensis

   • 4,5 Dialister invisus

   • 4,6 Ruminococcus gnavus

   • 4,7 Faecalitalea spp.

   • 4,8 Mogibacterium timidum

   • 4,9 Phascolarctobacterium faecium

   • 4.10 Kandydujący dział TM7 (Saccharibacteria)

5. Rola metagenomiki

6. Przyszłe kierunki w rozwiązywaniu zagadek mikrobiomu

7. Co to oznacza dla zdrowia i chorób

8. Ostateczne przemyślenia

9. Odnośniki i dalsza lektura

1. Wprowadzenie

Mimo dziesięcioleci badań, mikrobiom jelit nadal zawiera ogromną liczbę bakterii, których ledwo zaczynamy rozumieć. Podczas gdy wiele uwagi poświęca się dobrze znanym probiotykom, takim jakLactobacilluslub Bifidobacteriumwiększość gatunków pozostaje tajemnicza. Niektóre są trudne do hodowli, inne znane są jedynie z fragmentów genetycznych, a niektóre wydają się odgrywać kluczowe role w naszym zdrowiu – choć jak dokładnie, nikt nie wie dokładnie.

W tym poście zagłębiamy się w dziesięć najbardziej tajemniczych bakterii jelitowych: mikroby, którym udało się uniknąć klasyfikacji, hodowli lub analizy funkcjonalnej. Niektóre z nich mogą posiadać klucz do leczenia przewlekłych chorób. Inne mogą po prostu współistnieć z nami w dziwny i nieznany sposób.

2. Ograniczenia nauki o mikroorganizmach

Zanim zagłębiemy się w poszczególne bakterie, ważne jest zrozumienie przeszkód, z jakimi mierzą się naukowcy.

• Nieuległość hodowliWiele mikroorganizmów nie może przetrwać w sztucznych warunkach laboratoryjnych.

• Niska obfitośćNiektóre bakterie występują w tak niewielkich ilościach, że unikają wykrycia.

• Niepewność genetyczna: Częściowe genomy lub niezidentyfikowane geny utrudniają interpretację.

• Funkcja zależna od kontekstuNiektóre mikroby stają się aktywne tylko w bardzo specyficznych warunkach dietetycznych, immunologicznych lub hormonalnych.

3. Dlaczego bakterie pozostają nieznane

Nieznane bakterie jelitowe często należą do jednej lub więcej z następujących kategorii:

• Ciemna materia mikrobiomu: Znany jedynie z sekwencjonowania, nie wyizolowany.

• Zagadkowe funkcjeAnaliza genomowa wykazuje obecność genów o nieznanym funkcjonowaniu.

• Złożoność międzygatunkowaMikroby zależne od produktów metabolicznych innych organizmów, co czyni je trudnymi do izolacji lub badań niezależnie.

4. 10 Najbardziej Tajemniczych Bakterii Jelitowych

4.1 Christensenella minuta

Odkryty w 2012 roku, ten mikroorganizm jest związany z szczupłymi typami ciała i dziedzicznymi profilami jelitowymi. Mimo fascynującej korelacji z zdrowiem metabolicznym, nikt dokładnie nie wie, co on robi.

• Znany zWysoka dziedziczność; związana z niską masą ciała

• Tajemnica Funkcje wciąż niejasne; ekstremalnie trudne do hodowli

• Znaleziono w : Zdrowe osoby na całym świecie

4,2 Oscillospira spp.

Oscillospira to jeden z najczęściej wykrywanych niekultywowalnych mikroorganizmów w jelitach człowieka.

• Znany zNegatywna skojarzenie z otyłością, chorobą zapalną jelit

• Tajemnica : Żadne pasmo nie zostało jeszcze wyhodowane w laboratorium do 2025 roku

• Zagadka : Może się rozwijać na śluzie i odklejających się komórkach nabłonkowych

4,3 Akkermansia glycaniphila

Bliski krewnyAkkermansia muciniphila, ale ten gatunek żyje w pytonach i możliwe, że u ludzi.

• Znany zRozkład mucyn

• Tajemnica : Nieznana funkcja u ludzi, słabo zbadana

• Ważność: Mogłoby ujawnić nowe mechanizmy interakcji śluzówkowej

4,4 Sutterella wadsworthensis

Ten beztlenowiec został powiązany z zaburzeniami ze spektrum autyzmu oraz chorobą Leśniowskiego-Crohna, ale nie potwierdzono jeszcze żadnej ścieżki przyczynowej.

• Znany z: Obecne w biopsjach przewodu pokarmowego w zaburzeniach neurologicznych

• Tajemnica : Czy to przyczyna, czy tylko przejaw?

• WyzwanieTrudny w uprawie, ograniczone badania

4,5 Dialister invisus

Prawdziwa „niewidzialna” bakteria – trudna do wykrycia, a jeszcze trudniejsza do zbadania.

• Znany zWykryty za pomocą DNA w próbkach z jamy ustnej i jelit.

• Tajemnica Dane genomowe są niekompletne; nie istnieją żadne kultury.

• Potencjał: Mogło wpływać na stan zapalny organizmu

4,6 Ruminococcus gnavus

Często występuje w wysokich stężeniach u osób z chorobą zapalną jelit i depresją.

• Znany zProdukcja zapalnych polisacharydów

• Tajemnica : Obecny również u osób zdrowych; podwójna rola niejasna

• Debata : Przyjaciel czy wróg?

4,7 Faecalitalea spp.

Nowy opisany rodzaj w badaniach mikrobiomu jelit japońskich.

• Znany zObecność w populacjach spożywających żywność fermentowaną

• Tajemnica : Fizjologia nieznana; metabolizm wywnioskowany jedynie na podstawie sekwencji

4,8 Mogibacterium timidum

Początkowo znaleziony w jamie ustnej, później wykryty w jelicie.

• Znany z: Rzadki, wolno rosnący

• Tajemnica : Podejrzewana rola w modulacji układu odpornościowego

• Studia : Prawie nieistniejący

4,9 Phascolarctobacterium faecium

Ten organizm wyróżnia się zdolnością do wykorzystywania szczawiooctanu jako źródła pokarmu i może wpływać na nastrój poprzez szlaki kwasów tłuszczowych o krótkim łańcuchu.

• Znany z: Możliwa produkcja Kwasów Tłuszczowych Krótkołańcuchowych

• Tajemnica : Skutki są bardzo zróżnicowane; nie jest jasne, co wywołuje aktywność

4.10 Kandydujący dział TM7 (Saccharibacteria)

Jedna z najbardziej nieuchwytnych grup w całej mikrobiologii.

• Znany z: ultra-mały, epibiotyczny styl życia

• Tajemnica Nie można przetrwać bez mikrobioty gospodarza

• Znaleziono w : Usta, jelita, pochwa

• Potencjał: Mogłoby kontrolować całe konsorcja bakteryjne

5. Rola metagenomiki

Metagenomika otworzyła drzwi do odkrywania tych organizmów bez ich hodowli. Mimo to, metoda ta ma swoje ograniczenia:

• Pofragmentowane genomy

• Brak funkcjonalnej adnotacji

• Brak walidacji eksperymentalnej

6. Przyszłe kierunki w rozwiązywaniu zagadek mikrobiomu

Aby odkryć sekrety tych bakterii, badacze zwracają się ku:

• Genomika pojedynczych komórek

• Kultywacja oparta na mikroprzepływach

• Systemy ko-kultury organoidów

• Prognozowanie funkcji oparte na uczeniu maszynowym

7. Co to oznacza dla zdrowia i chorób

Te mikroby mogą:

• Chronić przed chorobą lub zwalczać chorobę

• Wpływa na metabolizm, odporność i nawet zachowanie

• Trzymaj w rękach klucz do medycyny spersonalizowanej

Ale dopóki ich nie zrozumiemy, pozostają niezagospodarowanymi zasobami lub nierozpoznanymi zagrożeniami.

8. Ostatnie przemyślenia

Mikrobiom jelit pozostaje biologiczną granicą badań. Choć znamy tysiące gatunków bakterii, te dziesięć wciąż pozostaje poza naukowym zrozumieniem. Dzięki nowoczesnym narzędziom i badaniom interdyscyplinarnym możemy w końcu odkryć, co je napędza.

Do tego czasu pozostają największymi zagadkami mikrobiomu.

9. Odnośniki i dalsza lektura

1. Qin J i in. (2010). Katalog genów mikrobioty jelitowej człowieka.

2. Pasolli E i in. (2019). Ogromna niezbadana różnorodność mikrobiomu człowieka.

3. Almeida A i in. (2021). Ujednolicony katalog 200 000 genomów jelitowych człowieka.

4. Projekt Mikrobiomu Człowieka (HMP)

5. IMG/M i NCBI RefSeq do analizy genomowej