Всем известно, что симбиотические микроорганизмы выполняют важную роль в жизнедеятельности человека, и что изменение состава микрофлоры кишечного тракта может быть связано с кишечными заболеваниями и ожирением. Подсчитано, что суммарное количество клеток микроорганизмов, обитающих в нашем организме (в основном в кишечнике), составляет 100 триллионов, что в 10 раз превышает количество клеток, из которых построено тело человека. И эти микроорганизмы содержат в 100 раз больше уникальных генов, чем геном человека.

Для оценки влияния микроорганизмов и изменения их состава на здоровье человека проводят секвенирование (определение последовательности ДНК) так называемого метагенома микрофлоры кишечника (т.е., суммарной ДНК всех микроорганизмов, выделенной из проб, полученных от человека, например, из проб кала).

Более простой подход предполагает определение последовательностей только одного гена, а именно –­­­ гена 16S рибосомальной РНК (рРНК). Ранее с помощью этого подхода удалось показать, что более 90% всей микрофлоры дистальных отделов кишечника человека составляют бактерии из двух систематических отделов: Bacteroidetes и Firmicutes. Также было выяснено, что между здоровыми людьми наблюдается существенное разнообразие в составе микрофлоры кишечника. Однако возможности данного подхода лимитированы.

В случае же секвенирования метагенома ученые не ограничиваются определением последовательности только одного гена, что позволяет анализировать сложные по составу микробные сообщества, подобные тем, что обитают в кишечнике человека.

Например, исследователи, участвующие в работе международного консорциума MetaHIT (эта аббревиатура в переводе с английского означает «метагеномика кишечного тракта человека»), определили последовательность всей («суммарной») ДНК, выделенной из образцов кала, полученных от 124 взрослых  европейцев (жителей Северной Европы и Средиземноморья). Полученные данные составили объем 576,7 гигабаз (при этом один «баз», от англ. слова base, представляет собой информацию об одном нуклеотиде в составе ДНК). С помощью специальных компьютерных программ в этом массиве данных удалось предсказать (исходя из наличия и взаимного расположения в ДНК определенных характерных последовательностей) 3,3 млн. потенциальных генов. Это приблизительно в 150 раз больше, чем количество генов в геноме человека. Почти все эти гены (99,1%) являются бактериальными, всего 0,1% являются эукариотическими или принадлежат вирусам, а оставшиеся – принадлежат археям.

Также оказалось, что в группе из 124 европейцев в сумме обнаружилось 1000-1150 преобладающих видов бактерий, при этом у каждого индивидуума кишечнике обитало по меньшей мере 160 видов бактерий. Интересно, что примерно 40% бактериальных генов, найденных в пробах конкретного индивидуума, присутствовали также не менее чем у половины участников исследуемой группы. Часть генов удалось соотнести с определенными видами бактерий, используя знания о последовательности  геномов некоторых бактерий. Исследователи надеются, что дальнейшие работы по расшифровке геномов микроорганизмов, составляющих микрофлору кишечника человека, позволят определить принадлежность всех выявленных в данном исследовании генов. Например, в ближайшем будущем планируется расшифровка геномов по меньшей мере 1000 видов бактерий, ассоциированных с организмом человека.

Однако даже имеющиеся ограниченные возможности для анализа позволили определить 75 видов бактерий, которые присутствовали у более чем 50% участников исследования, 57 видов, которые присутствовали у более чем 90% участников и 18 видов, которые присутствовали у всех участников. Однако относительная представленность каждого такого вида могла сильно различаться у разных индивидуумов, например, различаться в 12 раз и даже вплоть до 2200 раз у разных людей.

В дальнейшем планируется исследовать микрофлору кишечника людей и её изменения с учетом фенотипических признаков человека, его образа жизни, условий окружающей среды, диеты и возраста.

(перевод с русского на английский / English to Russian Translation)

http://www.nature.com/nature/journal/v464/n7285/full/nature08821.html