Как было показано в нашей последней статье “Новинка "Бактериальная" диета” микробы выполняют огромный ряд функций по защите нашего организма. При нарушении хрупкого баланса между бактериями, плохие начинают активно развиваться, и как показано в передовых научных статьях, их развитие связано с возникновением огромного спектра заболеваний.
Так как же учёные идентифицируют такую сложную систему? В данной статье мы рассмотрим основы идентификации бактерий в организме. В дополнение нам необходимо понимать тонкую разницу, который осуществляется в больнице и метагеномным анализом. Посев, который мы обычно сдаём в поликлинике может показать человеку порядка 10 штаммов, обитающих в нашем организме, а метагеномный анализ 10 тысяч. Как же это работает? Во-первых, большинство этих клеток нельзя посеять на питательную среду, так как вы разрываете большинство их взаимодействий и отрываете из “семьи” вдали от которой они не могут расти, соответственно невозможно воссоздать идентичные условия, где бы бактерии смогли расти как в организме. Во-вторых, при использовании инструментов метагеномного анализа собирается весь материал, который присутствует в образце, несмотря даже на то, что часть клеток не может быть культивирована и анализируется посредством наукоёмкого процесса. И так, подробнее.
Образец
Отбор пробы производится в зависимости от типа анализируемой проблемы. Как правило всем известное ДНК бактерий содержится вокруг нас, в наших выделительных системах и трактах. Так как 95% микробиоты содержится в нашем кишечнике, основным источником информации служат продукты выделения кишечника.
Анализ образца
После того как человек сдал кал, образец проходит цикл реакций, из которого учёные могут выделить и очистить всем нам известную ДНК. После этого, ДНК секвенируется на специальных приборах, которые могут прочитать молекулы клеток и расшифровать информацию, записанную внутри клетки.
У каждого живого существа включая бактерии ДНК имеет свою уникальную запись, которая и определяет этот самый организм. Для понятной аналогии можно представить, что, идя в магазин вы берёте товар, у которого есть свой штрих код. И мы знаем, что, покупая яблоки, согласно этом штрих коду нам продадут именно их, а не груши. Идея довольно-таки простая, в результате чего мы можем получить комплексный и полный объем информации на основе прочтения всех организмов.
Обработка информации
Это наиболее сложный шаг, включающий в себя компьютерную обработку полученных данных. Всю информацию, полученную с секвенатора необходимо проанализировать. Для абстракции, учёный получает несколько миллиардов фото этих самых штрих кодов и ему необходимо установить, что относится к яблокам, а что к грушам. Для того, чтобы разобрать такой массив данных одному человеку понадобились бы годы. Благо, тут приходит в помощь компьютерная обработка и наличие баз данных. В результате неё, программа устанавливает соответствие между полученными данными о ДНК и виде у которого эта ДНК обнаружена. В итоге проанализировав несколько десятков или сотен гигабайт информации, мы можем идентифицировать порядка 10 тыс. штаммов (теперь понимаете разницу с посевом?) микроорганизмов, присутствующих в организме одного человека!
Заключение
Всё ДНК всех бактерий, можно проанализировать взяв один из образцов и выделив из него цепочки ДНК. После технологических манипуляций, эти молекулы могут быть “прочитаны” машинами и представлены в виде огромных массивов данных. На основе компьютерных алгоритмов устанавливаются соответствия между исследованными молекулами ДНК и их базами данных. В результате этих наукоёмких шагов и использование методов метагеномики, учёные научились полностью идентифицировать и анализировать мир отдельно каждого человека. В следующих статьях мы расскажем Вам о дальнейших исследованиях заболеваний и их развития с помощью метагеномного анализа.
Багодарю за внимание. Живите здорово.