Путешествие Колдуна II. Экспедиция, которая раскрыла секреты микробиома океана - J. Craig Venter
"Мы были очень удивлены разнообразием флоры в фекалиях этих двух людей, - говорит Нельсон, - сообщество было ошеломлено. Никто не ожидал этого, так же как никто не ожидал разнообразия, которое Крейг обнаружил в Саргассовом море. Мы не знали, что с этим делать, - так много всего было. Ведь вы должны понимать, что тогда все культивировали по одному или по два организма за раз. А теперь у нас были тысячи, и большинство из них - организмы, которых вы никогда раньше не видели".
"Затем, со временем, мы начали рассматривать разных людей, - добавила она, - с разными профилями: "здоровые против больных, принимающих антибиотики и все остальное. Мы также увидели так называемый "дисбиоз" - дисбаланс в микробиоме, который может вызвать заболевание. Сначала мы просто не понимали, что происходит. Что стало причиной этого? Диета? Что-то еще? И по сей день трудно установить причину и следствие, но во многих случаях вы четко видите корреляцию между дисбалансом определенных бактерий и болезнями".
Нельсон приводит современный пример того, как микробиологи копаются в фекалиях и вскрывают геномы микроорганизмов, чтобы выяснить влияние специфического дисбактериоза в кишечнике человека - в данном случае того, который, как оказалось, связан с неалкогольной жировой болезнью печени. Это заболевание, являющееся наиболее распространенной формой хронического заболевания печени в США, поражает от восьмидесяти до ста миллионов американцев и убивает двадцать тысяч человек в год. До семи тысяч пациентов в результате этого заболевания получают трансплантацию печени. В 2017 году гастроэнтеролог Рохит Лумба из Калифорнийского университета в Сан-Диего в соавторстве с Карен Нельсон провел клиническое исследование, в котором приняли участие восемьдесят шесть пациентов с заболеваниями печени. Они взяли образцы кала и обнаружили несколько вероятных индикаторов прогрессирующего заболевания печени, в первую очередь кишечную палочку и другую бактерию под названием Bacteroides vulgatus.
Обе эти бактерии в изобилии присутствуют в кишечнике человека, и обе они могут быть полезными или вредными в зависимости от их количества и от других факторов, таких как рацион питания. Bacte-roides vulgatus относится к семейству бактерий, называемых бактериодами, которые составляют самую многочисленную часть микробиоты человека: в нашем кишечнике насчитывается до 1011 маленьких бактерий Bacteroides. Они играют важнейшую роль в расщеплении сложных молекул в пище, которую мы едим, и особенно активно размножаются, когда человек потребляет много белка и животных жиров и не употребляет углеводов.
Авторы исследования обнаружили, что избыток обеих этих бактерий связан с прогрессирующим заболеванием печени, и предложили теорию о том, как избыток бактерий мог стимулировать выработку токсичных для печени метаболитов. Летом 2021 года Лумба планировал расширить свое исследование до пятисот диабетиков, поскольку диабет - это заболевание, которое подвергает пациентов высокому риску развития неалкогольной жировой болезни печени.
"Мы работаем над созданием панели бактерий, которые можно было бы использовать для тестирования и диагностики заболеваний печени, - говорит Лумба. Это позволит избежать необходимости проведения диагностической биопсии. "Эта идея может быть использована для диагностики других заболеваний, когда определенные бактерии ведут себя определенным образом, что способствует развитию болезни. Мы также можем использовать эти тесты, чтобы узнать, помогло ли лечение, проверив, как оно повлияло на микрофлору".
Подобные небольшие, но значимые открытия о ми-кробиоме человека за последние пятнадцать лет распространились почти так же стремительно, как и исследования микробиома окружающей среды, а возможно, и больше. NIH запустил и профинансировал крупный научный проект - проект "Микробиом человека" стоимостью 170 миллионов долларов, который осуществлялся с 2007 по 2016 год, а JCVI был его соавтором. Эта инициатива имела отголоски проекта "Геном человека", хотя и с гораздо меньшим финансированием.
В первую очередь проект "Микробиом человека" был нацелен на выявление микробов в организме человека и понимание того, как они влияют на здоровье и болезни. В рамках проекта были предприняты большие усилия по созданию инфраструктуры и стандартизации, что также происходило в экологической микробиологии в рамках проекта "Микробиом Земли". Когда проект "Микробиом человека" завершился, в числе его достижений значилась идентификация около десяти тысяч видов микроорганизмов, населяющих экосистему человека. Все они были включены в каталог эталонных метагеномов, полученных из различных участков организма - в основном с помощью 16S рРНК, но в некоторых случаях и с помощью секвенирования всего генома. Также была проведена соответствующая работа по юридическим и этическим вопросам, связанным с конфиденциальностью, тем, что следует сообщать пациентам, и коммерциализацией.
В рамках конкретных проектов ученые изучали такие вопросы, как микробиом влагалища перед родами, вирусная нагрузка в микробиоме детей с необъяснимой лихорадкой и роль микробиома в заболеваниях кожи, пищеварительной системы и репродуктивных органов. Одно исследование установило связь между определенными микробами и атеросклерозом. Было проведено еще много других. В 2012 году в журналах Nature, PLoS Biology и других было опубликовано несколько исследований, проведенных в рамках проекта "Микробиом человека". Ученых ждало несколько сюрпризов, в том числе и то, что микробы вносят свой вклад в гены, помогающие человеку выжить. Было также замечено, что микрофлора человека меняется со временем в ответ на болезни и изменения в окружающей среде, что вполне логично, учитывая, что микробиом человека - это всего лишь одна из бесчисленных экосистем, вложенных в большую и хитроумно связанную экосистему "матрешка" планеты Микроб. Однако большинство изученных микробиомов кишечника, как правило, возвращались к состоянию гомеостатического равновесия после борьбы с болезнью или нарушения баланса микрофлоры, иногда устанавливая иной баланс микробов, чем до нарушения.
Учитывая недавнюю тотальную борьбу с глобальной пандемией, следует также упомянуть, что исследование SARS-CoV-2 продвинуло науку о микробиоме человека для коронавирусов и других патогенных вирусов - и в некоторой степени для вирусов в целом.
Мы приложили все усилия, чтобы понять новый коронавирус (который теперь уже не такой уж и новый) и то, как он взаимодействует со своими носителями-людьми. В результате мы теперь знаем больше о роли генетики человека в том, почему одни люди испытывают тяжелые симптомы и умирают, а другие не испытывают никаких симптомов. И мы лучше оснащены для создания новых и лучших вакцин, чтобы остановить не только SARS-CoV-2, но и действительно новые вирусы, которые, несомненно, появятся в будущем.
Глава 9.
Микробная «неудобная правда»
Лишь в течение момента времени, представленного нынешним веком, один вид - человек - приобрел значительную власть над природой мира.
-Рашель Карсон, «Безмолвная весна»
МИКРОБИОЛОГ КРИС ДЮПОНТ ПОМНИТ, как впервые увидел, как морской лев впал в зомби-безумие
