Бактерии, которые традиционно живут в человеческом теле и на нём, обладают генетическими основами, которые позволяют им создавать тысячи молекул, действующих как лекарства. Согласно новому исследованию специалистов из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, некоторые из этих молекул в будущем смогут стать основой для инновационных терапевтических препаратов.
Учёные очистили и рассмотрели структуру одной из таких молекул. Оказалось, что она работает, как антибиотик, которому учёные дали название лактоциллин (lactocillin). Он появляется на свет в ходе жизнедеятельности бактерий вида Lactobacillus gasseri. Данный микроорганизм является членом микробного сообщества во влагалище, а лактоциллин убивает несколько вагинальных бактериальных патогенов.
"Этот пример показывает, что многие естественные лекарства производятся нашими собственными микробиомами, так что микробное сообщество крайне важно для поддержания здоровья человека, – говорит ведущий автор исследования Майкл Фишбах (Michael Fischbach), доцент кафедры биоинженерии. – Мы привыкли думать, что лекарства разрабатываются фармацевтическими компаниями и назначаются врачами. Но сейчас мы видим, что многие препараты сходного потенциала вырабатываются человеческой микрофлорой".
Он также подметил, что примерно треть всех лекарственных препаратов получаются из микробов и растений. К ним относятся и антибиотики, в том числе пенициллин, а также многочисленные препараты, используемые при химиотерапии онкологических заболеваний и для снижения уровня холестерина. Ранее медики и исследователи, разыскивая их, прочёсывали глубины океанов и зондировали экзотические почвы по всему миру, а теперь принялись за тело человека.
Существуют сотни бактерий, проживающих в каждом из нас, и тысячи различных штаммов среди них. Мы все становимся домом для разных видов микроорганизмов, к тому же на различных участках тела встречаются различные микроорганизмы.
В ходе множества исследований последних лет (в том числе в рамках проекта "Микробиом человека" (Human Microbiome Project) учёные сосредоточились на экосистемах, состоящих из множества видов микроорганизмов, которые можно обнаружить в нашем кишечнике, на коже, в носовых ходах, ротовой полости и влагалище.
Они начали идентифицировать микробиомы, в которых видовое разнообразие и изобилие отличаются от нормальных значений в соотношениях, связанных с рисками заболеваний. Однако идентификация молекул, регулирующих взаимодействие между микробами и их человеческими хозяевами, долгое время оставалась неразвитой сферой науки. Лишь немногие из них были выявлены и изучены.
С помощью нового программного обеспечения и обширной генетической базы данных, разработанной на основе анализа бактериальных образцов человека, лаборатория команды под руководством Фишбаха выявила кластеры бактериальных генов, которые переключаются определённым образом, регулируя выработку биологически активных молекул.
Исследовательская группа использовала специально разработанный математический алгоритм ClusterFinder, способный сделать выводы из новых данных на основе уже известной информации.
Компьютерная программа уже располагала информацией об отношениями между кластерами генов почвенных и морских видов бактерий и молекулами, производимыми этими бактериями. Таким образом команда Фишбаха провела систематический анализ генома микробиомных видов и данные активности генов из человеческих образцов. Это помогло выявить 3118 различных кластеров бактериальных генов, обладатели которых находятся в различных регионах тела человека. Кластеры генов кодируют определённые ферменты, которые служат в качестве молекулярных заводов для производства конкретных "лекарств".
На настоящий момент сведения недостаточно подробны, чтобы точно выяснить, какие бактерии производят какие молекулы. Однако в течение нескольких лет учёные планируют подробно изучить все аспекты взаимодействия человеческого организма и микробиома. Возможно, вырабатываемые человеческим телом лекарственные вещества однажды станут основой терапевтического лечения будущего.
Научная статья Фишбаха и коллег была опубликована в журнале Cell.
Также по теме:
Защита в тонком кишечнике строит сети для поимки неприятеля
Кишечные микробы спровоцировали рак печени у ожиревших мышей
Организм младенца ослабляет иммунную систему для успешной колонизации бактериями
Кишечные бактерии используют "биологическое оружие" для уничтожения конкурентов за питательную среду
Людям поможет похудеть пересадка бактерий
