Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα ζωντανό μοντέλο του ανθρώπινου εντερικού μικροβιώματος, του αχαρτογράφητου κόσμου των ιών που κατοικούν στο έντερό μας. Η ανακάλυψη αυτή, που αποκαλύπτει πάνω από 100 άγνωστους μέχρι σήμερα ιούς, υπόσχεται να αλλάξει ριζικά την κατανόηση χρόνιων ασθενειών και να ανοίξει νέους δρόμους για θεραπείες βασισμένες στο μικροβίωμα.
Μέχρι τώρα, η επιστημονική γνώση για τους ιούς του εντέρου προερχόταν κυρίως από μεταγονιδιωματικές μελέτες – αναλύσεις DNA που προέρχονταν απευθείας από δείγματα. Αυτή η προσέγγιση αποκάλυπτε την παρουσία βακτηριοφάγων, των ιών που μολύνουν βακτήρια, αλλά δεν επέτρεπε την παρατήρησή τους σε δράση. Οι ερευνητές είχαν θεωρίες για τη συμπεριφορά τους, αλλά ελάχιστα πειραματικά δεδομένα.
Η νέα μελέτη, με επικεφαλής ερευνητές από το Monash University και το Hudson Institute of Medical Research, αλλάζει αυτό το τοπίο. Η ομάδα καλλιέργησε και απομόνωσε περισσότερα από 250 είδη βακτηρίων του ανθρώπινου εντέρου, τα οποία προέρχονταν από τη συλλογή AusMiCC. Μέσα σε θαλάμους χωρίς οξυγόνο, κάθε βακτηριακό στέλεχος μεγάλωσε ως καθαρή καλλιέργεια και εκτέθηκε σε δέκα διαφορετικές συνθήκες – από τροφές και χημικές ενώσεις έως αλλαγές στα επίπεδα οξυγόνου.
Το αποτέλεσμα; Οι ερευνητές «ξύπνησαν» 134 ιούς από τη λανθάνουσα κατάστασή τους, ενεργοποιώντας τη διαδικασία αναπαραγωγής τους μέσα στα βακτήρια. Ωστόσο, μόνο το 18% των ιών που είχαν προβλεφθεί θεωρητικά κατάφεραν να ενεργοποιηθούν στην πράξη. Η διαφορά αυτή δείχνει ότι οι υπολογιστικές προβλέψεις υπερεκτιμούν συχνά τη συμπεριφορά των ιών, υπογραμμίζοντας την ανάγκη για πειραματικά δεδομένα.
Σύμφωνα με τον καθηγητή Jeremy J. Barr από το Monash University, η ανακάλυψη αυτή αλλάζει τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε το οικοσύστημα των ιών στο ανθρώπινο έντερο. Ο ίδιος εξηγεί ότι ουσίες που παράγονται από τα ίδια τα κύτταρα του εντέρου μπορούν να ενεργοποιήσουν τους λανθάνοντες ιούς, κάτι που μπορεί να έχει σημαντικές επιπτώσεις σε ασθένειες όπως η φλεγμονώδης νόσος του εντέρου (IBD), όπου η φλεγμονή και ο κυτταρικός θάνατος είναι συχνά φαινόμενα.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι τόσο η φυσική γλυκαντική ουσία Stevia όσο και μόρια που απελευθερώνουν τα κύτταρα του εντέρου ήταν οι βασικοί παράγοντες για την ενεργοποίηση των φάγων. Σε συνθετικά μικροβιακά περιβάλλοντα, όπου συνυπήρχαν ανθρώπινα εντερικά κύτταρα και 78 είδη βακτηρίων, πάνω από το ένα τρίτο των ιών έγινε ενεργό, αποδεικνύοντας τη δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ ανθρώπινου οργανισμού και μικροβίων.
Αξίζει να σημειωθεί ότι οι φάγοι δεν μολύνουν ανθρώπινα κύτταρα, καθώς δεν διαθέτουν τον κατάλληλο μηχανισμό πρόσδεσης. Ωστόσο, μπορούν να αλλάξουν τη γενετική συμπεριφορά των βακτηρίων που αποτελούν τη μικροβιακή κοινότητα του εντέρου. Και αυτό έχει συνέπειες για το ανοσοποιητικό, τον μεταβολισμό, ακόμη και την ψυχική υγεία.
Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι οι ουσίες που απελευθερώνονται όταν τα κύτταρα του εντέρου υφίστανται βλάβη είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικές στην ενεργοποίηση των ιών. Παράγοντες όπως η κακή διατροφή, το άγχος, τα φάρμακα και η έλλειψη ύπνου μπορούν να προκαλέσουν τέτοιες βλάβες, δημιουργώντας έναν φαύλο κύκλο μικροβιακής ανισορροπίας.
Η πρώτη συγγραφέας της μελέτης, Dr. Sofia Dahlman, υπογράμμισε ότι ο ανθρώπινος οργανισμός δεν είναι απλώς ένα παθητικό περιβάλλον για τους ιούς, αλλά ενεργά καθορίζει τη συμπεριφορά τους. Αυτό ανοίγει νέους δρόμους στην κατανόηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ ιών και ξενιστή, κάτι που μέχρι τώρα ήταν σχεδόν αδύνατο να μελετηθεί στο εργαστήριο.
Σε ένα ακόμα πιο εντυπωσιακό εύρημα, η ομάδα χρησιμοποίησε τεχνικές CRISPR για να συγκρίνει το DNA ενεργών και ανενεργών φάγων. Διαπίστωσαν ότι οι «σιωπηλοί» ιοί είχαν υποστεί μεταλλάξεις στα γονίδια που επιτρέπουν την αποκοπή τους από το βακτηριακό γονιδίωμα, εγκλωβίζοντάς τους οριστικά στο εσωτερικό των βακτηρίων. Με άλλα λόγια, είχαν εξελιχθεί σε μόνιμους «συνοδοιπόρους» των βακτηρίων τους, αντιγράφοντας το DNA τους χωρίς ποτέ να ξυπνούν.
Παρότι φαίνεται αντιπαραγωγικό, αυτή η στρατηγική εξασφαλίζει τη μακροπρόθεσμη επιβίωση του ιού μέσω του βακτηρίου. Και ακόμη κι αν αυτοί οι ιοί δεν αναπαράγονται, μπορούν να επηρεάσουν τον τρόπο λειτουργίας των βακτηρίων, καθορίζοντας ποια στελέχη είναι ευεργετικά και ποια επιβλαβή.
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, αποτελεί καρπό οκτώ ετών έρευνας. Σύμφωνα με τον Sam Forster από το Hudson Institute, η δυνατότητα καλλιέργειας αυτών των ιών ανοίγει τον δρόμο για θεραπείες που θα στοχεύουν συγκεκριμένα βακτήρια, ακόμη και για εξατομικευμένα προβιοτικά με «ρυθμιζόμενες» ιικές λειτουργίες.
[source]
