Uluslararası bir bilim insanları ekibi, insan bağırsak mikrobiyomundan bilinen tüm bakteri genomlarını tek bir büyük veritabanında topladı ve araştırmacıların, bakteri genleri ve proteinleri arasındaki bağlantıları ve bunların insan sağlığı üzerindeki etkilerini keşfetmelerini sağladı.
Bu proje EMBL’nin( Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarı) Avrupa Biyoinformatik Enstitüsü (EMBL-EBI) tarafından yönetildi ve PROJE, Wellcome Sanger Enstitüsü, Trento Üniversitesi, Gladstone Enstitüleri ve ABD Enerji Ortak Genom Enstitüsü’nün işbirlikçilerini içeriyordu. Çalışma, Nature Biotechnology’de yayınlandı.
İnsan hücrelerinden daha fazla mikrop
Bakteriler, insan vücudunu içeride ve dışarıda kaplar. Onlar;sindirimimizi, sağlığımızı ve hastalıklara karşı duyarlılığımızı etkileyen proteinler üretir. Vücudun mikrobiyomunda (bakteri, mantar ve diğer mikroplar) insan hücrelerine göre daha fazla hücre içerdiği tahmin ediliyor.
Bilimsel türlerin insan biyolojisinde oynadığı rolü anlamak için, bilim insanları genellikle DNA’larını dizmeden önce onları, laboratuvarda izole eder ve kültürler. Bununla birlikte, birçok bakteri henüz bir laboratuvar ortamında tekrar üretilemeyen koşullarda gelişir.
Bu türler hakkında bilgi edinmek için araştırmacılar başka bir yaklaşım benimserler: çevreden tek bir örnek toplarlar – bu durumda insan bağırsağı – ve DNA’yı tüm numuneden sıralarlar. Daha sonra bu türden binlerce türün tek tek genomlarını yeniden yapılandırmak için hesaplama yöntemlerini kullanırlar. Metagenomik olarak adlandırılan bu yöntem, bireysel türlerin DNA’sını izole etmek ve sıralamak için güçlü bir alternatif sunar.
İnsan bağırsaklarında biyolojik çeşitlilik
“Geçen yıl, bizim de dahil olduğumuz üç bağımsız ekip, binlerce bağırsak mikrobiyomu genomunu yeniden inşa etti. Büyük sorular, bu takımların karşılaştırılabilir sonuçları olup olmadığı ve bunları kapsamlı bir envanterde birleştirip birleştiremeyeceğimizdi. ”diyor, EMBL-EBI Takım Lideri Rob Finn.
Bilim insanları , şimdi insan bağırsağındaki 4.600’den fazla bakteri türünden 200.000 genom ve 170 milyon protein dizisi derlediler. Onların yeni veritabanları, Birleşik İnsan Gastrointestinal Genom koleksiyonu ve Birleşik Gastrointestinal Protein kataloğu, bağırsaklarımızdaki muazzam çeşitliliği ortaya koyuyor ve daha fazla mikrobiyom araştırmasının yolunu açıyor.
Trento Üniversitesi Baş Araştırmacısı Nicola Segata, “Bu muazzam katalog, mikrobiyom araştırmalarında bir dönüm noktasıdır ve bilim insanlarının bağırsak ekosistemindeki her bakteri türünün rolünü incelemeye ve umarım anlamaya değer biçilmez bir kaynak olacaktır.”diye açıklıyor.
Proje, tespit edilen bakteri türlerinin% 70’inden fazlasının laboratuvarda hiç kültürlenmediğini ortaya koydu ,bu bakterilerin vücuttaki aktiviteleri bilinmiyor. Bu kategoriye giren en büyük bakteri grubu, 2019’da ilk olarak EMBL Heidelberg’de Bork Group tarafından yürütülen bir çalışmada tanımlanan bağırsak bakterisi olan Comantemales.
“Comantemales’in ne kadar yaygın olduğunu görmek gerçek bir sürprizdi. Bu bağırsaklarımızdaki bakteriler hakkında ne kadar az şey bildiğimizi vurguluyor.”diye açıklıyor Finn Team EMBL-EBI / Sanger Doktora Sonrası Araştırmacısı Alexandre Almeida. “Kataloğumuzun biyoinformatörlere ve mikrobiyologlara önümüzdeki yıllarda bilgi açığını kapatmaları konusunda yardımcı olacağını umuyoruz.”
Serbestçe erişilebilen bir veri kaynağı
Birleşik İnsan Gastrointestinal Genom koleksiyonunda ve Birleşik İnsan Gastrointestinal Protein kataloğunda toplanan tüm veriler, bilim insanlarının mikrobik genomik verilerini analiz etmelerini ve mevcut veri kümeleriyle karşılaştırma yapmalarını sağlayan bir EMBL-EBI çevrimiçi kaynağı olan MGnify’da serbestçe mevcuttur.
Projenin zaten bilim camiasında çok sayıda kullanıcısı var. Dünyadaki araştırma ekiplerinden yeni veri setleri ortaya çıktıkça, katalog cilt veya ağız içi gibi diğer vücut parçalarının mikrobiyomlarını içerecek şekilde genişleyebilir.
“Bu katalog ,mikrobiyologlar ve klinisyenler için çok zengin bir bilgi kaynağı sağlıyor. Bununla birlikte, Güney Amerika, Asya ve Afrika gibi az temsil edilen coğrafi alanlarda daha birçok yeni bakteri türü keşfedeceğiz. Farklı insan popülasyonlarındaki bakteri çeşitliliğindeki varyasyon hakkında hala çok şey bilmiyoruz. ”diye açıklıyor, Almeida.
Çeviri: Simge Kara