Hranice pro Mladé lidi

mikrobiom-nový lidský orgán?

Představte si vzrušení, pokud lékaři náhle objevili nový orgán v lidském těle! To je přesně to, co se stalo v posledních několika letech. Nyní víme, že kromě plic, ledvin, mozku, jater a srdce máme další orgán, který je třeba zvážit—mikrobiom., Tento nový orgán je zcela odlišný, protože je vyroben spíše z mikrobů než z lidských buněk. Mikroby jsou malé organismy, které obsahují bakterie. Jedna úžasná věc na tomto novém orgánu je, že jsme se narodili bez něj. Jak jsme se narodili, jsme si bakterie od matky a pak budeme i nadále přidávat další a další bakterie z prostředí, dokud nebudeme mít asi 1000 různých druhů bakterií, a uvnitř našeho těla. Bakterie jsou malé, ale mohou se množit velmi rychle a během několika hodin se jedna bakterie může stát tisíci nebo dokonce miliony nových bakterií., Každý má jedinečný mikrobiom, odlišný od všech ostatních. Mikrobiomy máme celý život. Mikrobiom se většinou nachází ve střevě, ale je zde také kožní mikrobiom a plicní mikrobiom.

ale počkejte—bakterie s námi žijí celý život? Většina z nás si myslí, že bakterie jsou přítomny pouze na špinavých věcech, ale jsou všude, včetně nás. Bakterie nemají jen nás špatně—mohou udělat spoustu užitečné práce, jako přeměny mléka na jogurt a sýr, nebo pomoci rostliny rostou., Potřebujeme bakterie v našich mikrobiomech, které nám pomohou trávit naše jídlo a“ trénovat “ náš imunitní systém, mimo jiné důležité role. Stovky laboratoří po celém světě pracují na pochopení dalších rolí, které mikrobiom hraje v lidském zdraví. Výzkum zjistil, že lidé s určitými onemocnění a stavů, jako je Zánětlivé Onemocnění Střev nebo některé druhy rakoviny mají různé microbiomes, než zdravých lidí, ale to bylo obtížné prokázat, zda změny v mikrobiomu jsou zodpovědné pro tyto nemoci., Kromě propojení mikrobiomu se střevními a kožními problémy, nedávná práce dokonce poskytla přesvědčivé důkazy o tom, že bakterie ve střevě mohou ovlivnit naše mozky! Například, když vědci přenesli střevní mikrobiom od lidí trpících depresí na krysy, zvířata začala demonstrovat chování, které je také charakteristické pro depresi. Mikrobiomy z lidí bez deprese neměly tento účinek.,

Bakteriofágy—Viry, Které Infikují Bakterie

Naše microbiomes obsahují biliony bakterií, žijících v našich tělech, ale rozmanitost života v nás nekončí. Jonathan Swift byl Irský básník, který napsal řádky:

Takže, přírodovědců pozorovat, bleší

Má menší blechy, které na něj kořist,

A ty mají ještě menší kousnout ‚em,

A tak pokračovat ad infinitum.

Swift nikdy neslyšel o mikrobiomu, ale popsal to dokonale., Máme bakterie, které na nás žijí, a bakterie mají bakteriální viry, které na nich žijí (Obrázek 1). Tyto viry se nazývají bakteriofágy (nebo fágy). Viry se liší od bakterie v tom, že nejsou vyrobeny z buňky, ale místo toho se skládají z kousku DNA (nebo RNA) balené v proteinu kabát. Viry jsou tak malé, že je nemůžeme vidět s normálními mikroskopy. Abychom vám dali pocit jejich velikosti, pokud by fág byl velikostí období na konci této věty, pak by lidé byli téměř 4 míle (6 km) vysoký! Fágy jsou nejjednodušší a nejhojnější organismy na zemi.,

Bakteriofágy jsou opravdu velmi krásné (Obrázek 2) a jak se reprodukovat, je docela zajímavé. Fág se váže na bakterii a injektuje její DNA do bakteriální buňky., Bakterie se pak změní na phage továrny, vyrábějící tolik jako 100 nových fágů, než to praskne, uvolnění fágů k útoku více bakterií. To znamená, že fágy mohou růst mnohem rychleji než bakterie. V některých zemích, zejména ve východní Evropě, se fágy skutečně používají k léčbě bakteriálních infekcí. Každý fág může zabít pouze jeden typ bakterií, takže pokud lékař ví, jaký druh bakterií infikuje pacienta, může být možné dát pacientovi fág, který může infikovat a zabít tento typ bakterií. Fágy nemohou infikovat lidské buňky, a tak pro nás nepředstavují žádnou hrozbu.,

Fágů V Nás

víme už dávno, že spousta z fágů jsou přítomny ve střevě, ale my opravdu nevím, moc o nich. Tak jsme je začali studovat., Nejprve jsme oddělili fágy od všeho ostatního ve střevě a pak jsme je sekvenovali. Sekvenování nám umožnilo „přečíst“ fágovou DNA a předpovědět, kolik a jaké typy fágů jsou přítomny. Byli jsme ohromeni, když jsme se dozvěděli, že v lidském střevě jsou desítky tisíc různých fágů. Většina z nich byla zcela neznámá. Některé střevní fágy jsou velmi jednoduché a mají pouze tři geny, zatímco jiné jsou obrovské a mají více než 500 genů.

Pokud je ve střevě přítomno mnoho fágů a replikují se velmi rychle, Proč prostě nevyhladí všechny střevní bakterie?, No, jak je tomu často ve vědě, odpověď je poměrně komplikovaná. Někdy fág prostě nemůže najít svůj správný bakteriální cíl ve velmi přeplněném prostředí střeva. Také bakterie mohou bránit proti fágů různými způsoby, včetně prevence nemoci z připojení, sekání do fágové DNA vstupuje do buňky, a to i při drastické krok ze spáchání „sebevraždy“, aby se zabránilo nemoci z množí a útočí na bakterie blízcí příbuzní., Výsledkem je složitá rovnováha mezi fágy a bakteriemi ve střevě a vytváří se stabilní vztah. Bakterie se neustále vyvíjejí v boji proti fágům a fágy se také rychle vyvíjejí, aby překonaly bakteriální obranu.

proč je důležité studovat bakteriofágy?

proč máme zájem o studium fágů ve střevě? Proč někdo financuje laboratoře jako my a další, kteří se snaží porozumět těmto jednoduchým, ale složitým tvorům? Jedním z vynikajících důvodů je, že se můžeme naučit spoustu základních biologických principů studiem fágů., Z tohoto důvodu bylo výzkumníkům phage uděleno poměrně málo Nobelových cen. Jako nedávno, v roce 2018 Nobelovu Cenu za Chemii byla udělena George Smith a Gregory Zimě, který využil skutečnosti, že fág růst a mutovat rychle vyvinout nové protilátky, které byly použity při léčbě mnoha chorob, včetně některých forem rakoviny.

dalším důvodem, proč studujeme fágy ve střevě, je to, že doufáme, že nám mohou poskytnout velmi přesný způsob manipulace nebo inženýrství mikrobiomu., Naše hypotéza je, že bakteriofágy jsou jednou z nejdůležitějších částí mikrobiomu, a my jsme navrhování a provádění pokusů na test, který nápad. Jedna věc, kterou děláme, je přenos nemoci ze zdravé mikrobiomu do mikrobiomu, který byl poškozen tím, antibiotika, uvidíme, jestli můžeme obnovit zdravý mikrobiomu.

i když se naše hypotéza ukáže jako špatná, téměř jistě se na cestě naučíme spoustu věcí., Ale pokud máme pravdu, pak jednou doktoři mohli být schopni použít bakteriofágy k re-tvar mikrobiomem z nezdravého na zdravý stav, který by mohl pomoci léčit několik onemocnění nebo poruchy. Možná přidáním velmi vysokého počtu fágů proti několika specifickým cílovým bakteriím bychom mohli mikrobiom pozitivně změnit. Možná bude v budoucnu čas, kdy můžeme „opravit“ poškozený mikrobiom pomocí fágů, podobně jako chirurgové mohou v současné době pracovat právě na poškozeném srdci nebo játrech., Ale to bude možné pouze tehdy, když budeme mít mnohem lepší pochopení čísel a povahy našich fágů, a tolik experimentů je třeba udělat, abychom se dostali k tomuto bodu.

slavný vědec jménem Sir Peter Medawar jednou popsal viry, jako „kus špatná zpráva zabalená do bílkoviny“, ale v budoucnu, doufáme, že ukazují, že bakteriofágy jsou „příležitost zabalené v proteinu.“

Glosář

mikrobiom: sběr všech mikrobů v určitém prostředí, jako v lidském těle.,

mikrob: mikroskopické organismy, jako jsou bakterie, houby a bakteriofágy.

bakterie: typ mikrobu. Bakterie je jediná buňka, která se může rozdělit na dvě buňky.

Virus: typ mikrobu, který může infikovat buňky. Lidské viry infikují lidské buňky, rostlinné viry infikují rostlinné buňky atd.

bakteriofág: virus, který infikuje bakterie, také nazývaný fág.

DNA: molekula, která nese všechny informace ve formě genů potřebných k produkci proteinů. Všechny organismy získávají svou DNA od svých rodičů.,

Střet Zájmů

autor prohlašuje, že byl výzkum proveden v nepřítomnosti jakékoli obchodní nebo finanční vztahy, které by mohlo být chápáno jako potenciální konflikt zájmů.