Grænser for Unge Sind

mikrobiomet—et nyt menneskeligt Organ?

Forestil dig spændingen, hvis læger pludselig opdagede et nyt organ i menneskekroppen! Det er præcis, hvad der er sket i de sidste par år. Vi ved nu, at vi ud over lungerne, nyrerne, hjernen, leveren og hjertet har et andet organ at overveje—mikrobiomet., Dette nye organ er helt anderledes, fordi det er lavet af mikrober snarere end humane celler. Mikrober er små organismer, der omfatter bakterier. En fantastisk ting ved dette nye organ er, at vi er født uden det. Når vi bliver født, får vi bakterier fra vores mødre, og så fortsætter vi med at tilføje flere og flere bakterier fra miljøet, indtil vi har omkring 1.000 forskellige typer bakterier på og inde i vores kroppe. Bakterier er små, men de kan formere sig meget hurtigt, og inden for få timer kan en bakterie blive tusinder eller endda millioner af nye bakterier., Alle har en unik mikrobiom, forskellig fra alle andre. Vi har vores mikrobiomer i hele vores liv. Mikrobiomet er for det meste placeret i tarmen, men der er også en hudmikrobiom og en lungemikrobiom.

men vent—bakterier lever med os hele vores liv? De fleste af os tænker på bakterier som kun til stede på beskidte ting, men de er overalt, også inde i os. Bakterier gør os ikke bare syge—de kan gøre masser af nyttige job, som at omdanne mælk til yoghurt og ost eller hjælpe planter med at vokse., Vi har brug for bakterierne i vores mikrobiomer for at hjælpe os med at fordøje vores mad og til at “træne” vores immunsystem, blandt andre vigtige roller. Hundredvis af laboratorier rundt om i verden arbejder på at forstå de andre roller, som mikrobiomet spiller i menneskers sundhed. Forskning har fundet, at personer med visse sygdomme og tilstande som Inflammatorisk Tarm Sygdom eller visse kræftformer har forskellige microbiomes end raske mennesker, men det har været vanskeligt at vise, om ændringer i microbiome er ansvarlige for disse sygdomme., Ud over at forbinde mikrobiomet med tarm-og hudproblemer har det nylige arbejde endda givet overbevisende bevis for, at bakterier i tarmen kan påvirke vores hjerner! For eksempel, da forskere overførte tarmmikrobiomet fra mennesker, der lider af depression, til rotter, begyndte dyrene at demonstrere adfærd, som også er karakteristisk for depression. Mikrobiomerne fra ikke-deprimerede mennesker havde ikke denne effekt.,

bakteriofager—vira, der inficerer bakterier

vores mikrobiomer indeholder billioner bakterier, der lever i og på vores kroppe, men mangfoldigheden af liv, der lever i os, stopper ikke der. Jonathan Swift var en Irsk digter, der skrev linjer:

Så naturforskere observere, en loppe

Har mindre lopper, der på ham bytte;

Og disse har mindre stadig til at bide ’em,

Og så videre ad infinitum.

s .ift havde aldrig hørt om mikrobiomet, men han beskrev det perfekt., Vi har bakterier, der lever på os, og bakterier har bakterielle vira, der lever på dem (Figur 1). Disse vira kaldes bakteriofager (eller fager). Vira adskiller sig fra bakterier, idet de ikke er lavet af celler, men i stedet består af et stykke DNA (eller RNA) pakket i et proteincoat. Vira er så små, at vi ikke kan se dem med normale mikroskoper. For at give dig en fornemmelse af deres størrelse, hvis en fag var størrelsen på perioden i slutningen af denne sætning, ville mennesker være næsten 4 miles (6 km) høje! Fager er de enkleste og mest rigelige organismer på jorden.,

fager er virkelig meget smukke (figur 2), og den måde, de reproducerer på, er ganske interessant. En fag binder sig til en bakterie og injicerer dens DNA i bakteriecellen., Bakterien bliver derefter til en fagfabrik, der producerer så mange som 100 nye fager, før den brister, og frigiver fagerne for at angribe flere bakterier. Det betyder, at fager kan vokse meget hurtigere end bakterier. I nogle lande, især i Østeuropa, anvendes fager faktisk til behandling af bakterielle infektioner. Hver fag kan kun dræbe en type bakterier, så hvis en læge ved, hvilken slags bakterier der inficerer en patient, kan det være muligt at give patienten en fag, der kan inficere og dræbe den type bakterier. Fager kan ikke inficere menneskelige celler, og derfor udgør de ingen trussel for os.,

Phages I Os

Vi har i årevis vidst, at masser af phages er til stede i tarmen, men vi vidste virkelig ikke meget om dem. Så vi begyndte at studere dem., Først adskilte vi fagene væk fra alt andet i tarmen, og derefter sekventerede vi dem. Sekventering gjorde det muligt for os at” læse “fag-DNA’ et og forudsige, hvor mange og hvilke typer fager der er til stede. Vi var forbløffet over at erfare, at der er titusinder af forskellige fager i den menneskelige tarm. De fleste af dem var helt ukendte. Nogle af tarmfagene er meget enkle og har kun tre gener, mens andre er enorme og har mere end 500 gener.

Hvis der er masser af fager til stede i tarmen, og de replikerer meget hurtigt, hvorfor tørrer de ikke bare alle tarmbakterierne ud?, Nå, som det ofte er tilfældet i videnskaben, er svaret ret kompliceret. Nogle gange kan Fagen bare ikke finde sit korrekte bakterielle mål i det meget overfyldte miljø i tarmen. Også, bakterierne kan forsvare sig mod phages på forskellige måder, herunder forebyggelse af fag fra montering, knuser de fag DNA, som det kommer ind i cellen, og selv om man tager det drastiske skridt for at begå “selvmord” for at forhindre fag fra at formere sig og angribe bakterier nære slægtninge., Som følge heraf er der en kompleks balance mellem fager og bakterier i tarmen, og der dannes et stabilt forhold. Bakterier udvikler sig konstant for at bekæmpe fager, og fagerne udvikler sig også hurtigt for at overvinde bakterieforsvar.

Hvorfor er det vigtigt at studere bakteriofager?

hvorfor er vi interesserede i at studere fager i tarmen? Hvorfor finansierer nogen laboratorier som vores og andre, der forsøger at forstå disse enkle, men komplekse skabninger? En fremragende grund er, at vi kan lære mange grundlæggende biologiske principper ved at studere fager., En hel del Nobelpriser er blevet tildelt fagforskere netop af den grund. Så sent som i 2018 Nobelprisen i Kemi tildelt George Smith og Gregory Vinter, der anvendes af det faktum, at fag vokse og mutere hurtigt at udvikle nye antistoffer, der er blevet brugt til at helbrede mange sygdomme, herunder visse former for kræft.

en anden grund til, at vi studerer fager i tarmen, er, at vi håber, at de kan give os en meget præcis måde at manipulere eller konstruere mikrobiomet på., Vores hypotese er, at fager er en af de vigtigste dele af mikrobiomet, og vi designer og udfører eksperimenter for at teste den id.. En ting, vi gør, er at overføre Fagen fra et sundt mikrobiom til et mikrobiom, der er blevet beskadiget af antibiotika, for at se, om vi kan gendanne et sundt mikrobiom.

selvom vores hypotese viser sig at være forkert, vil vi næsten helt sikkert stadig lære mange ting undervejs., Men hvis vi har ret, kan læger måske en dag bruge fager til at omforme mikrobiomet fra en usund til en sund tilstand, hvilket muligvis kan hjælpe med at helbrede flere sygdomme eller lidelser. Måske ved at tilføje et meget stort antal fager mod et par specifikke målbakterier, kunne vi ændre mikrobiomet på en positiv måde. Måske vil der være en tid i fremtiden, hvor vi kan” rette ” et beskadiget mikrobiom ved hjælp af fager, svarende til den måde kirurger i øjeblikket kan operere præcist på et beskadiget hjerte eller lever., Men dette vil kun være muligt, når vi har en meget bedre forståelse af antallet og arten af vores fager, og så mange eksperimenter skal gøres for at komme til det punkt.en berømt videnskabsmand ved navn Sir Peter Meda .ar beskrev engang vira som “et stykke dårlige nyheder indpakket i et protein”, men i fremtiden håber vi at vise, at fager er “en mulighed indpakket i et protein.”

ordliste

mikrobiom: samlingen af alle mikrober i et bestemt miljø, som i menneskekroppen.,mikroskopiske organismer, såsom bakterier, svampe og bakteriofager.

bakterier: en type mikrobe. En bakterie er en enkelt celle, der kan opdeles for at danne to celler.

Virus: en type mikrobe, der kan inficere celler. Humane vira inficerer humane celler, plantevirus inficerer planteceller osv.

bakteriofag: en virus, der inficerer bakterier, også kaldet en fag.

DNA: molekylet, der bærer al information i form af gener, der er nødvendig for at producere proteiner. Alle organismer får deres DNA fra deres forældre.,

interessekonflikt

forfatteren erklærer, at forskningen blev udført i mangel af kommercielle eller økonomiske forhold, der kunne fortolkes som en potentiel interessekonflikt.