Több mint 54 000 vírust találtak az emberi székletben, és 92%-uk korábban ismeretlen volt a tudomány számára

A Nature Microbiology folyóiratban múlt héten közzétett kutatás 54 118 vírusfajt azonosított az emberi bélben - ezek 92 százaléka korábban i...

A Nature Microbiology folyóiratban múlt héten közzétett kutatás 54 118 vírusfajt azonosított az emberi bélben - ezek 92 százaléka korábban ismeretlen volt.

De ahogy a Queensland-i és a Stanford Egyetem munkatársai megállapították, ezek nagy többsége bakteriofág volt, röviden "fág". Ezek a vírusok "megeszik" a baktériumokat, és nem támadják meg az emberi sejteket. (1)

Amikor a legtöbben vírusokra gondolunk, olyan szervezetek jutnak eszünkbe, amelyek sejtjeinket olyan betegségekkel fertőzik meg, mint a mumpsz, a kanyaró vagy újabban a koronavírus okozta betegség. Testünkben azonban - főleg a bélben - nagyszámú ilyen mikroszkopikus parazita található, amelyek az ott élő mikrobákat veszik célba.

Nemrégiben nagy lett az érdeklődés az emberi bél mikrobiomja, a beleinkben élő mikroorganizmusok iránt.

Amellett, hogy segítenek megemészteni ételeinket, ezeknek a mikrobáknak számos más fontos szerepe van. Megvédenek bennünket a kórokozó baktériumoktól, modulálják mentális jólétünket, gyermekkorunkban megalapozzák az immunrendszerünket, és felnőttkorunkban folyamatosan szerepet játszanak az immunszabályozásban.

Tisztességes azt mondani, hogy az emberi bél ma a legjobban tanulmányozott mikrobiális ökoszisztéma a bolygón. Mégis, az ott élő mikrobiális fajok több mint 70%-át még nem tenyésztették ki laboratóriumban.

Ezt azért tudjuk, mert a bél mikrobiomjának genetikai tervéhez metagenomika néven ismert megközelítéssel férhetünk hozzá. Ez egy hatékony technika, amelynek során a DNS-t közvetlenül kivonják egy környezetből, és véletlenszerűen szekvenálják, így pillanatképet kapunk arról, hogy mi van benne és mit csinál.

A metagenomikai vizsgálatok feltárták, hogy meddig kell még eljutnunk az emberi bélben található összes mikrobafaj katalogizálásához és izolálásához - és még tovább, ha vírusokról van szó.

11 810 székletminta

Az új kutatás során számítással kerestek ki 11 810 nyilvánosan elérhető széklet metagenomból származó vírusszekvenciát, amelyeket 24 különböző országban élő emberektők vettek. A tudósok képet akartak kapni arról, hogy a vírusok milyen mértékben telepedtek meg az emberi bélben.

Ennek eredményeként elkészült a Metagenomikus Bél Vírus katalógus, amely az eddigi legnagyobb ilyen forrás. Ez a katalógus 189 680 vírusgenomot tartalmaz, amelyek több mint 50 000 különféle vírusfajt képviselnek.

Figyelemre méltó módon (de talán kiszámíthatóan) ezen vírusfajok több mint 90%-a új a tudomány számára. Együttesen több mint 450 000 különálló fehérjét kódolnak - ez egy hatalmas funkcionális potenciál-tározó, amely vagy hasznos, vagy káros lehet mikrobiálisan, és az emberi gazdaszervezetükre.

Különböző vírusok alfajait is vizsgálták és megállapították, hogy egyesek feltűnő földrajzi mintákat mutatnak a vizsgált 24 országban.

Például a nemrégiben leírt és rejtélyes crAssphage egyik alfaja elterjedt Ázsiában, de ritka vagy hiányzott az Európából és Észak-Amerikából származó mintákban. Ennek oka lehet a vírus lokalizált terjedése meghatározott emberi populációkban.

Az egyik leggyakoribb funkció, amelyet molekuláris terepi vizsgálataik során felfedeztek, a diverzitás generáló retroelemek (DGR) voltak. Ezek olyan genetikai elemek egy csoportja, amelyek specifikus célgéneket mutálnak annak érdekében, hogy olyan variációt generáljanak, amely hasznos lehet a gazdaszervezet számára. A vírusokban előforduló DGR-ek esetében ez segíthet a baktérium gazdaszervezeteikkel folytatott evolúciós fegyverkezési versenyben.

Érdekes módon azt találták, hogy a leggyakoribb virálisan kódolt fehérjék egyharmada ismeretlen funkcióval rendelkezik, köztük több mint 11 000 olyan gén, amely távoli kapcsolatban áll a "béta-laktamázokkal," amelyek lehetővé teszik az antibiotikumokkal, például a penicillinnel szembeni rezisztenciát.

A bélvírusok összekapcsolása mikrobiális gazdájukkal

Miután azonosították a fágokat, a kutatók következő feladata az volt, hogy összekapcsolják őket mikrobiális gazdáikkal. A CRISPR-ek, amelyek a génszerkesztésben való sokféle alkalmazásukról a legismertebbek, olyan bakteriális immunrendszerek, amelyek "emlékeznek" a korábbi vírusfertőzésekre, és megakadályozzák azok ismételt előfordulását.

Ezt úgy teszik, hogy a behatoló vírus töredékeit lemásolják és saját genomjukban tárolják, amelyek felhasználhatók a vírus célzott megsemmisítésére a későbbi találkozások során.

A múltbeli támadások ezen feljegyzéseit arra használták, hogy számos vírusszekvenciát összekapcsoljanak a bél ökoszisztémájában lévő gazdáikkal. Nem meglepő, hogy a rendkívül bőséges vírusfajok a bélben nagyon bőséges baktériumfajokhoz kapcsolódtak, amelyek többnyire a Firmicutes és a Bacteroidota baktériumokhoz tartoztak.

Tehát mit kezdhetünk ezzel az új információval? A bélvírusok és gazdaszervezeteik nyilvántartásának egyik ígéretes alkalmazása a fágterápia. A fágterápia egy régi, az antibiotikumokat megelőző koncepció, amelyben a vírusokat a baktériumok kórokozóinak szelektív megcélzására használják a fertőzések kezelése érdekében.

Korábban már megvitatták az emberek bélmikrobiomjának potenciális testreszabását diétás beavatkozások, probiotikumok, prebiotikumok vagy akár széklet mikrobiota transzplantációk segítségével az egyén egészségének javítása érdekében.

A fágterápia hasznos kiegészítő lehet ezen cél elérésében, mivel faj vagy akár alfaj szintű pontosságot ad a mikrobiom manipulációhoz. Például a Clostridioides difficile (vagy röviden Cdiff) bakteriális kórokozó a kórházban szerzett hasmenés vezető oka, amelyet fágok célozhatnak meg konkrétan.

A bélben a nem patogén baktériumok populációinak finomabb manipulálása megvalósítható fágterápiával. A bélvírusok teljes összeállítása hasznos első lépés az ilyen célok eléréséhez.

Érdemes azonban megjegyezni, hogy az adatokból származó előrejelzések azt sugallják, hogy csak a teljes bél vírusdiverzitás töredékét vizsgálták meg. Tehát még hosszú utat kell megtenniük a kutatóknak. (2)

(1) - https://www.nature.com/articles/s41564
(2) - https://theconversation.com/we-found