若い心のためのフロンティア

マイクロバイオーム—新しい人間の器官？

医師が突然人体の新しい器官を発見した場合、興奮を想像してみてください！ これはまさにここ数年で起こったことです。 私たちは今、肺、腎臓、脳、肝臓、心臓に加えて、考慮すべき別の器官、すなわち微生物叢を持っていることを知っています。, この新しい器官は、ヒトの細胞ではなく微生物でできているため、まったく異なります。 微生物は細菌を含む小さな生物です。 一驚くべきこと”新たなる臓器は持って生まれとなっています。 私達が生まれていると同時に、私達は私達の母から細菌を得、それから私達が私達の体のそしての中の約1,000の異なったタイプの細菌があるまで環境からのますます多くの細菌を加え続ける。 細菌は小さいですが、彼らは非常に迅速に増殖することができ、わずか数時間以内に、一つの細菌は、新しい細菌の数千または数百万になることができ, 誰もが他の人とは異なるユニークなmicrobiomeを持っています。 私たちは人生のために微生物を持っています。 マイクロバイオームは主に腸内に位置していますが、皮膚マイクロバイオームと肺マイクロバイオームもあります。

しかし、待って—細菌は私たちと一緒に私たちの人生を生きていますか？ 私たちのほとんどは、細菌が汚れたものにのみ存在すると考えていますが、私たちの内部を含めてどこにでもあります。 細菌はちょうど私達を病気にさせない—ミルクをヨーグルトおよびチーズに変えるか、または育つために植物を助けることのような有用な仕事の多くを、, 私たちは、私たちの食べ物を消化し、他の重要な役割の中で、私たちの免疫システムを”訓練”するのを助けるために私たちのマイクロバイオームの細菌 世界中の何百もの実験室はmicrobiomeが人間の健康で担う他の役割を理解するために働いている。 研究は、炎症性腸疾患または特定の癌のような特定の疾患および状態を有する人々は、健康な人々とは異なる微生物を有することを見出したが、微生物の変化がこれらの疾患の原因であるかどうかを示すことは困難であった。, マイクロバイオームを腸や皮膚の問題に結びつけることに加えて、最近の研究は、腸内の細菌が私たちの脳に影響を与えることができるという説得力 例えば、研究者がうつ病に苦しんでいるヒトから腸内微生物叢をラットに移したとき、動物はうつ病の特徴でもある行動を示し始めました。 非うつ病ヒトからの微生物叢はこの効果を有さなかった。,

バクテリオファージ—細菌に感染するウイルス

私たちのマイクロバイオームには、私たちの体の中や上に住む何兆もの細菌が含まれていますが、私たちの中に住んでいる生命の多様性はそこに止まりません。 ジョナサン-スウィフトはアイルランドの詩人であり、

だから、自然主義者は、ノミを観察します

彼の獲物に小さなノミを持っています。

そして、これらはまだ噛むために小さくなっています

そして、それらはまだ噛むために小さくなっています

そして、それらはまだ噛むために小さくなっています

無限に進みます。

Swiftはmicrobiomeについて聞いたことがありませんでしたが、彼はそれを完全に説明しました。, 私たちは私たちの上に住んでいる細菌を持っており、細菌はそれらの上に住んでいる細菌ウイルスを持ってい これらのウイルスと呼ばれるバクテリオファージ(またはphages). ウイルスは細菌とは異なり、細胞で作られているのではなく、タンパク質コート内に詰め込まれたDNA（またはRNA）の断片で構成されています。 ウイルスは非常に小さいので、通常の顕微鏡では見ることができません。 あなたにそれらのサイズの感覚を与えるために、ファージがこの文の終わりの期間のサイズであったならば、人間はほぼ4マイル（6キロ）の高さにな ファージは地球上で最も単純で最も豊富な生物です。,

ファージは本当に非常に美しく（図2）、それらが再現する方法は非常に興味深いです。 ファージは細菌に付着し、そのDNAを細菌細胞に注入する。, その後、細菌はファージ工場に変わり、バーストする前に100個もの新しいファージを生産し、ファージを放出してより多くの細菌を攻撃します。 こphages成長できるかによります。 一部の国では、特に東ヨーロッパでは、ファージは実際に細菌感染を治療するために使用されます。 各ファージは一つのタイプの細菌しか殺すことができないので、医師がどのような種類の細菌が患者に感染しているかを知っていれば、そのタイプの細菌に感染して殺すことができるファージを患者に与えることができるかもしれない。 ファージはヒト細胞に感染することができないので、私たちに脅威を与えません。,

私たちの中のファージ

私たちは何年もの間、多くのファージが腸内に存在することを知っていましたが、私たちは本当にそれらについてあまり そこで私たちはそれらを研究し始めました。, まず、ファージを腸内の他のすべてから分離し、それらを配列しました。 配列決定により、ファージDNAを”読み取る”ことができ、ファージの数と種類を予測することができました。 人間の腸には何万もの異なるファージがあることを知って驚きました。 それらのほとんどは完全に不明でした。 他の人が巨大であり、500以上の遺伝子を持っている間、腸ファージのいくつかは非常に単純であり、唯一の三つの遺伝子を持っています。

腸内にたくさんのファージが存在し、それらが非常に迅速に複製する場合、なぜ彼らは腸内細菌のすべてを一掃しないのですか？, まあ、科学ではしばしばそうであるように、答えは非常に複雑です。 時々ファージはちょうど腸の非常に混雑した環境の正しい細菌のターゲットを見つけることができない。 また、細菌は、ファージが付着するのを防ぐこと、細胞に入るときにファージのDNAを切り刻むこと、さらにはファージが増殖して細菌の近親者を攻撃するのを防ぐために”自殺”という抜本的な一歩を踏み出すことなど、さまざまな方法でファージに対して防御することができます。, その結果、腸内のファージと細菌の間には複雑なバランスがあり、安定した関係が形成されます。 細菌はファージと戦うために絶えず進化しており、ファージも細菌の防御を克服するために急速に進化しています。

バクテリオファージを研究することが重要なのはなぜですか？

なぜ私たちは腸内のファージを研究することに興味がありますか？ なぜ自分で言うのも何ですが、資金調達の研究室のようなこともしているとこれらの単純な複雑な生物? 一つの優れた理由は、ファージを研究することによって多くの基本的な生物学的原理を学ぶことができる, かなりの数のノーベル賞は、その非常に理由のためにファージ研究者に授与されています。 最近では2018年にノーベル化学賞がジョージ-スミスとグレゴリー-ウィンターに授与され、ファージが急速に成長して変異し、いくつかの形態の癌を含む多くの病気を治すために使用されてきた新しい抗体を開発するという事実を利用した。

私たちが腸内のファージを研究するもう一つの理由は、彼らがマイクロバイオームを操作または設計する非常に正確な方法を私たちに提供することを願っているということです。, 私たちの仮説は、ファージがマイクロバイオームの最も重要な部分の一つであるということであり、そのアイデアをテストするための実験を設計し、行 私たちがしていることの一つは、健康なマイクロバイオームから抗生物質によって損傷されたマイクロバイオームにファージを移し、健康なマイクロバイオーム

私たちの仮説が間違っていることが判明したとしても、私たちはほぼ確実にまだ道に沿って多くのことを学びます。, しかし、私たちが正しければ、いつか医師はファージを使って微生物叢を不健康な状態から健康な状態に再形成することができるかもしれません。 おそらく、いくつかの特定の標的細菌に対して非常に高い数のファージを追加することによって、我々は肯定的な方法でマイクロバイオームを変更す たぶん、外科医が現在損傷した心臓や肝臓で正確に操作できる方法と同様に、ファージを使用して損傷したマイクロバイオームを”修正”することができ, しかし、これは私たちがファージの数と性質をはるかによく理解した後にのみ可能になり、その点に到達するためには多くの実験を行う必要があり

ピーター-メダワー卿という有名な科学者は、かつてウイルスを”タンパク質に包まれた悪いニュースの一部”と表現していましたが、将来的にはファージが”タンパク質に包まれた機会”であることを示したいと考えています。”

用語集

マイクロバイオーム：人体のような特定の環境におけるすべての微生物のコレクション。,

微生物：細菌、真菌、およびバクテリオファージなどの微視的な生物。

細菌：微生物の一種。 細菌は、二つの細胞を形成するために分裂することができる単一の細胞です。

ウイルス：細胞に感染することができる微生物の一種。 ヒトウイルスはヒト細胞に感染し、植物ウイルスは植物細胞に感染するなど。

バクテリオファージ：細菌に感染するウイルスで、ファージとも呼ばれます。

DNA：タンパク質を産生するために必要な遺伝子の形ですべての情報を運ぶ分子。 すべての生物は両親からDNAを取得します。,

利益相反

著者は、この研究が潜在的な利益相反と解釈され得る商業的または財政的関係がない場合に行われたことを宣言している。