Hoe Het Human Microbiome-Project Werkt

{h1}

Het human microbiome project wil het volledige microbiële landschap identificeren. Meer informatie over het human microbiome-project.

Van stafylokokbesmettingen tot longontsteking, keelontsteking tot urineweginfecties, we kunnen niet anders dan voelen dat de bacteriën om ons heen buitenaardse indringers zijn, ontworpen om ons pijn te doen, te verminken of te doden. En als de kiemoorlogvoering officieel is uitgeroepen, moeten we niets anders doen dan onze bacteriële folies vernietigen, en een wereld van steriele vrede creëren via Purell.

Slechts één probleem. Wij zijn de microben waarmee we vechten.

Onze microbiome - de verzameling microben en hun genetisch materiaal die in en op het lichaam leven - is zo vol met bacteriën, virussen en zelfs schimmels dat onze menselijke cellen slechts 10 procent uitmaken van de cellen in ons lichaam [bron: Yang]. Als je naar adem happend om dat te leren Escherichia coli spanningen leven op je aanrecht, je zult echt boos zijn als je je realiseert dat ze ook gelukkig in je buik leven. Als je je overgevoelig voelt over de levende culturen van Lactobacillus in je yoghurt zul je waarschijnlijk ongelukkig zijn om te weten dat er een bloeiende bevolking is die je vagina koloniseert (of die van iemand die jou na aan het hart ligt en je dierbaar is).

Maar zelfs met de enorme dichtheid en het belang van ons microbioom, weten we er echt weinig van. Hoewel we ons ervan bewust zijn dat er zoiets als een overvloed van de bacteriën is Clostridium difficile in de darmen kan dodelijke gezondheidsproblemen veroorzaken, we weten niet zeker hoe een gezonde darm eruit ziet. Daarom proberen wetenschappers niet alleen te bepalen hoe onze microbiële vrienden ons kunnen helpen of schaden, maar ook om een ​​basislijn voor een normaal microbioom vast te stellen. Net als het Human Genome Project dat het geheel van menselijke genen in kaart heeft gebracht, is het Human Microbiome Project op zoek om het hele microbiële landschap te identificeren.

En deze microben zijn niet alleen hangers. We ontvangen meer bacteriën dan ons eigen vlees, bloed, spieren - noem maar op. Natuurlijk zijn de microbiële cellen eigenlijk een tiende tot honderdste van de grootte van een menselijke cel, dus het is niet zo dat we veel extra gewicht met zich meedragen... toch [bron: Kolata]? Nee, we zijn allemaal aan het schetteren rond een aanzienlijke hoeveelheid van 2 tot 5 pond (0,9 tot 2,3 kilogram) aan bacteriën, zelfs op het magerste (of schoonste?) Bod. (Het Hollywood antibacteriële dieet is zeker onderweg.)

Dus verzamel je bacteriën, je schimmels, je archaea en protozoa bij het vuur om te leren hoe het Human Microbiome Project werkt.

Kennismaken met uw microbioscoop

De meeste mensen besteden niet veel aandacht aan virussen totdat ze ziek zijn, maar veel verschillende virussen vormen een integraal onderdeel van uw persoonlijke microbiële gemeenschap.

De meeste mensen besteden niet veel aandacht aan virussen totdat ze ziek zijn, maar veel verschillende virussen vormen een integraal onderdeel van uw persoonlijke microbiële gemeenschap.

Voordat we ingaan op het Human Microbiome Project, laten we eens kijken wat deze wetenschappers bestuderen. Microbe is een van die woorden die we horen en flagrant overslaan, omdat we denken dat het slechts een verzamelpunt is voor iets kleins en vaag bacterieel. Wat, het blijkt, is een beetje accuraat.

Hoewel bacteriën zeker een groot deel van ons microbioom uitmaken, vormen ook enkele andere, minder bekende microben onze microbiële partij. Nemen archaea, die zo sterk lijken op bacteriën die wetenschappers lange tijd veronderstelden dat ze bacteriën waren. Niet zo. Ze hebben eigenlijk verschillende aminozuren en suikers en een andere genetische structuur. Eens gedacht om alleen in extreme omgevingen te verblijven, is archaea aangetroffen in de orale, intestinale en vaginale slijmvliezen van mensen.

Dan heb je protozoön, die we soms "ziektekiemen" noemen omdat sommige soorten dysenterie of malaria kunnen veroorzaken, maar ze zijn een beetje groter dan bacteriën. En laten we het niet vergeten paddestoel onder ons, die de huid kan bedekken zonder al te veel consequenties te hebben - of in het infectiegebied terecht te komen. virussen maken ook deel uit van ons microbioom, maar denken niet dat ze gewoon werkeloos wachten op vuile handen om je verkouden te maken.

In feite zijn onze microben grotendeels geen luie houseguests die een ritje op ons lichaam maken. Ze zouden beter kunnen worden vergeleken met de goed beheerde medewerkers van een fantastisch landgoed. Een van de belangrijkste functies van virussen in het microbioom is bijvoorbeeld het infecteren van bacteriën, het veranderen van de manier waarop de bacterie werkt of de hoeveelheid die er is. Het is dus handig om te denken aan virussen die werken met (of tegen) de bacteriële functie in ons lichaam [bron: Williams].

Als je last hebt van verkoudheden en leuningen tegen ziektekiemen, onthoud dan dat je zonder microben niet kunt eten of ademen. Hoewel ze niet op het lichaam aanwezig zijn, produceren fotosynthetische bacteriën in water de helft van onze zuurstof [bron: University of Utah]. Microben pakken ons systeem in om de spijsvertering te ondersteunen en vitaminen te synthetiseren, en u zou opgewonden kunnen zijn om op uw volgende etentje te melden dat de helft van uw ontlasting geen etensresten zijn maar microbiële biomassa die snel wordt aangevuld in uw darm [bron: Kolata]. De goeden weren de infectie of ziekte veroorzakende microben af ​​en versterken ons immuunsysteem, en - zoals we met dank aan het Human Microbiome Project leren - doen nog veel meer.

Het project: honderden mensen deprimeren

Dus nu we weten wat we bestuderen, laten we het Human Microbiome-project zelf bekijken. Gefinancierd via de Amerikaanse National Institutes of Health, was de eerste fase gepland voor een schema van vijf jaar en omvatte het verkrijgen van monsters van het menselijk microbioom en het ontwikkelen van een referentieset van microbiële genoomsequenties (het doel was 3000 sequenties). De tweede fase (2013-2015) omvat het ontwikkelen van een soort catalogus van microbiome-gegevenssets om de wetenschappelijke gemeenschap te helpen bij het onderzoeken en bestuderen van ziekte en gezondheid. Ze hebben ook de bredere, uitdagende taak om het verband tussen de microbiële gemeenschap van een persoon en verschillende ziekten en aandoeningen te onderzoeken.

Waarom is dit niet eerder gedaan? De technologie bestond niet. Er was niet echt een manier voor wetenschappers om bewoners van microbiomen te bestuderen omdat ze niet konden worden gekweekt of geïsoleerd in een laboratoriumomgeving. Maar met de vooruitgang van DNA-sequencing en technologie, waren wetenschappers nu in staat om genetisch materiaal te isoleren van microbiële gemeenschappen zonder ze te hoeven cultiveren [bron: NIH]. En zo begon het project in 2007 met een budget van $ 170 miljoen en een redelijk eenvoudige taak: neem monsters van een voldoende groot aantal gezonde mensen om een ​​basislijn of raamwerk te bepalen van wat een menselijk microbioom inhoudt.

De eerste fase begon met het werven van vrijwilligers die als 'gezond' werden beschouwd. Dat was niet gemakkelijk: 600 proefpersonen tussen 18 en 40 werden binnengebracht, maar na grondige onderzoeken (voor zaken als gaatjes en schimmelinfecties en de algehele gezondheid) werd meer dan de helft afgewezen. Tweehonderd tweeënveertig onderwerpen uit Houston, Texas en St. Louis, Mo., voldeden uiteindelijk aan de criteria, en waren de gelukkigen die meerdere keren op meerdere plaatsen werden afgeveegd, waarna hun biome werd gesequenced door meer dan 200 wetenschappers bij 80 verschillende instellingen [bron: Kolata].

Elke man werd op 15 plaatsen gesampled, en elke vrouw in 18 (om rekening te houden met de microbiële omgeving van de vagina), elk tot drie keer over twee jaar. De monsters bevatten delen van de darm (uit de ontlasting genomen), de neus en meerdere plaatsen in de mond en op de huid.

In de loop van de studie werden meer dan 11.000 monsters verkregen, en wetenschappers waren in staat om een ​​deel van het RNA-materiaal te sequensen om de microben te identificeren, evenals de grootte van de populatie te bepalen [bron: Baylor College of Medicine]. Tot nu toe gingen 800 van de monsters door een sequentie van het hele genoom [bron: Baylor College of Medicine]. Het project heeft maar liefst 3,5 biljoen bytes aan gegevens gegenereerd, wat duizend keer meer is dan het Human Genome Project [bron: Baylor College of Medicine].

National Institutes of Health De financiering van het gemeenschappelijk fonds werd tot 2013 gebruikt, maar het project begon toen zichzelf te financieren via 16 deelnemende NIH-instituten [bron: Mole]. Wetenschappers stellen nog steeds strengere bemonsteringsprotocollen op en proberen een basis te vinden voor technische ondersteuning en middelen.

uBiome

Wil je op een voornaam staan ​​met de populatie van je microbioom? Voor $ 89, uBiome zal u vertellen wat microben in uw persoonlijke microbioom zijn en u laten weten wat we tot nu toe weten over de bacteriën die u naar huis roepen. U kunt uw gegevens (anoniem) ook met anderen vergelijken. Ga naar uBiome.com voor meer informatie.

De bevindingen (ook al kun je veel van je microben leren)

Met de biljoenen en biljoen bytes aan gegevens die het Human Microbiome Project heeft gegenereerd, kun je er zeker van zijn dat de bevindingen niet moeilijk te verkrijgen zijn. Een van de eerste - en meer schokkende - ontdekkingen was dat op basis van de genetische inhoud van de monsters er bijna 8 miljoen unieke microbiële genen in het lichaam van de volwassenen bestudeerd kunnen zijn. Dat is honderden keren meer dan het menselijke genoom bijdraagt ​​aan het lichaam [bron: Yang]. Ze ontdekten ook dat zelfs deze gezonde mensen microben hadden die problemen konden veroorzaken in een verzwakt immuunsysteem, maar in de meeste gevallen gelukkig onschuldig leken rond te hangen. Dat betekent dat bacteriën zoals stafylokokken en E coli zijn aanwezig bij normale mensen, maar vormen niet noodzakelijkerwijs een infectie.

Nog koeler: er was geen enkele microbe in elke persoon aanwezig, wat ook lijkt te impliceren dat er geen "normaal" microbioom is. Ze vonden ook dat microben het meest vergelijkbaar waren op dezelfde site van verschillende onderwerpen. (Dit betekent dat tussen twee mensen de microbiële gemeenschappen op de huid bijvoorbeeld meer op elkaar lijken dan de microbiële gemeenschappen op verschillende locaties van één persoon.) Maar verschillende bacteriën kunnen dezelfde functie vervullen bij verschillende personen: terwijl twee mensen kunnen verteren koolhydraten even goed, het kunnen twee verschillende soorten bacteriën zijn die het werk in elke persoon doen [bron: Baylor College of Medicine].

Het bestuderen van het menselijk microbioom (en het gebruik van de gegevens van het project) heeft al tot enkele fascinerende resultaten geleid. Een onderzoek uit 2012 wees uit dat het vaginale microbioom significant verandert tijdens de zwangerschap. Lactobacillus johnsonii is een soort bacteriën die normaal in de darm wordt aangetroffen om melk te helpen verteren, maar het bloeit in de vagina als een vrouw verwacht. Wetenschappers veronderstellen dat een baby die door het vaginale kanaal komt - en voor de eerste keer microben ontmoet - die microben zou kunnen gebruiken om vanaf het begin te helpen bij het verteren van moedermelk [bron: Zimmer]. Er zijn ook enkele hypothesen dat een vaginale bevalling, die de baby onmiddellijk blootstelt aan intestinale, vaginale en huidmicroben, misschien meer ideaal is voor het immuunsysteem van een baby dan een steriele keizersnede. Een onderzoek in Puerto Rico bestudeert of zwabberen van de C-sectie baby's met vaginale secreties kort na de geboorte kan bijdragen aan een sterke bacterie kolonie [bron: Gitig].

En laten we niet vergeten dat het bestuderen van bacteriën hopelijk zal leiden tot een beter begrip van antibiotica en bacteriële resistentie. Het is niet langer haalbaar om aan te nemen dat "goede" bacteriën automatisch herbevolken na de "slash and burn" die plaatsvindt wanneer een antibioticum wordt geïntroduceerd. Wetenschappers denken aan microbiële omgevingen die zorgvuldig moeten worden gesnoeid en bevorderd. In plaats van het geven van antibiotica om stafylokokken te doden, kan een alternatief van toepassing zijn op een crème die goede bacteriën kunnen voeden om de stafylokokken te helpen omverwerpen [bron: Zimmer].

Om meer te weten te komen over de microbiële vrienden die huurvrij rondhangen bij je persoon, bekijk je de volgende pagina voor veel meer informatie.

Meer microbiële bevindingen

Er zijn de afgelopen jaren behoorlijk wat microbiële bevindingen geweest, mede dankzij het Human Microbiome Project. Een daarvan was de introductie van fecale transplantaten om te behandelen C. difficile-geïnfecteerde patiënten; wetenschappers hopen nu dat in plaats daarvan een specifiek type bacteriën kan worden toegediend [bron: Gitig]. Wetenschappers hebben ook ontdekt dat een bepaalde bacteriestam verhoogd is bij patiënten met parodontitis, waardoor we een beter begrip van de mondgezondheid hebben [bron: NIH]. Onderzoekers onderzoeken ook waarom wanneer darmbacteriën van obese muizen worden overgebracht naar hun dunere tegenhangers, de dunnere muizen aankomen. Studies tonen nu aan dat het microbioom van de voller muizen kan veranderen hoe het lichaam suiker gebruikt voor energie- en vetopslag [bron: Zimmer].

Notitie van de auteur: Hoe het Human Microbiome-project werkt

Het is moeilijk om niet gefascineerd te zijn door het feit dat ons lichaam niet echt van ons is, maar een uitgebreid systeem van levende wezens nodig heeft om ons door de dag heen te helpen. Onthoud dat microben zonder ons gelukkig kunnen leven, maar we zouden dood zijn zonder microben, waardoor we het systeem zouden kunnen koesteren en beschermen dat ons voedt en beschermt.


Video Supplement: The Human Microbiome Project - Lita Proctor.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com