Микробиом кишечника, оказывает значительное влияние на здоровье и заболевание, и может активно способствовать ожирению, диабету, воспалительным заболеваниям кишечника, сердечно-сосудистым заболеваниям и неврологическим расстройствам.
В настоящее время, пока нет необходимых инструментов, для точной настройки микробных сообществ, составляющих микробиом. Хотя, такие инструменты, могут принести огромную пользу здоровью человека.
В этой статье, представлен обзор современного состояния технологических инструментов, которые могут быть использованы для микробиомной инженерии.
Эти инструменты, могут позволить исследователям определить параметры здорового микробиома и определить, каким образом кишечные бактерии, могут способствовать этиологии различных заболеваний.
Эти методы, могут также позволить, изучить захватывающую перспективу разработки адресных методов лечения и индивидуализированного подхода к лечению заболеваний, связанных с микробиотиками.
Модулируя микробиом, есть реальная возможность лечить человеческие болезни. Наиболее характерной особенностью взаимодействия микробов с организмом человека, является не количество вовлеченных клеток, а их неразрывная связь друг с другом. Микробиом (т.е. микробные сообщества, живущие в нашем организме) может влиять на обмен веществ, развитие, иммунитет и другие аспекты здоровья человека.
Дисбаланс в микробиоме может изменить состояние здоровья человека. Гипотеза гигиены предполагает, что потеря микробного разнообразия в микробиоме человека, может стать причиной недавнего роста заболеваемости астмой.
Бактерии, оказывают свое действие не только на местном уровне, где они проживают, но и на других участках человеческого тела. Они выделяют молекулы, которые перемещаются в другие ткани, такие как печень или мозг, традиционно считающиеся стерильными. По оценкам, микробные метаболиты кишечника составляют 10% метаболитов крови млекопитающих, и их влияние на хозяев только начинает определяться. В результате этих новых открытий, животные больше не считаются автономными единицами, а, скорее, "Holobionts", ансамблем хозяина и его микроорганизмов.
Существующие методы модуляции микробиома, могут привести к радикальным изменениям (пересадка фекальных микробиотиков, противомикробных препаратов и пребиотиков). Эти методы недостаточны для понимания структуры микробного сообщества и того, какие именно виды, штаммы или секретируемые белки производят наблюдаемый эффект. Существующие методы, также недостаточно отточены для точной настройки дисбиоза.
Например, трансплантация фекалий для лечения эффективной диареи Clostridium клинически успешна у людей, однако стандартизировать ее трудно, и такая терапия может также нарушить микробиом.
Антибиотики, часто используемые для лечения инфекций, вызывают изменения в микробиологических сообществах широкого спектра действия, а их чрезмерное использование может привести к развитию устойчивости, снижая долю полезных микробов внутри сообщества.
Пребиотики и диетические вмешательства, стимулирующие рост полезных бактерий, могут быть полезны при некоторых показаниях, но не позволяют целенаправленно воздействовать на определенные виды бактерий. Однако современная микробиомная инженерия, ведет поиск новых стратегий для определения ключевых механизмов, лежащих в основе фенотипов, связанных с микробами, и точного определения физиологических ролей конкретных бактерий.
Эти стратегии могут позволить осуществлять долгосрочное и эффективное лечение патологических состояний, в которых могут участвовать местные сообщества бактерий.
Микробиом играет важнейшую роль в нашем здоровье и заболеваниях. Инженерное обеспечение микробиома, может позволить изучить вклад отдельных микроорганизмов, и разработать методы потенциальной терапии метаболических (например, фенилкетонурия и хронические заболевания почек), воспалительных и иммунологических заболеваний и другие. Современные методы зондирования микробиома, включают трансплантацию фекалий микробиоты, и использование антибиотиков, пробиотиков и пребиотиков. Они могут привести к значительным изменениям в микробиоме, и его взаимных взаимодействиях с иммунной системой.
Необходимы новые методы, для точного программирования микробных видов, с целью улучшения состояния здоровья и исхода болезней.
Микробиом, называется комплекс видов, имеющих общие черты. В ходе таких работ, как проект "Микробиомы человека", были выявлены факторы, которые отличают здоровую микробиоту от зараженной и могут определять глобальный микробиом человека (например, производство необходимых витаминов, биоразложение с высоким уровнем гликозаминогликоза и биологическое разнообразие).
Деформационные характеристики в микробиомах сердечника, остаются стабильными с течением времени, и индивидуальные лица имеют различные виды деформаций. Кроме того, такие виды могут быть сильно локализованы: в результате дифференциации, в определенной части тела, могут возникать специфические подвидовые группы.
Например, гемофильный парагрипп делится на подвиды, что приводит к появлению отчетливых групп в наддесневой бляшке, слизистой оболочке верхней челюсти и в "дорсуме" языка.
При анализе фекалий у 4000 человек в одном исследовании, были выявлены такие основные виды, как жвачные ромы, бактерициды и превотеллы, однако в данном исследовании не было выявлено полного разнообразия кишечника.
Для достижения полной идентификации деформации кишечника, необходимо провести исследование популяции, которая была бы в десять раз больше. Кроме того, микробиота фекалий, слизистой оболочки и продольной кишки, обычно существенно отличается у разных людей, что следует учитывать при экстраполяции данных от микробиом стула к нишам слизистой и продольной оболочки.