Bagaimana virus 'baik' boleh mempengaruhi kesihatan

Walaupun peranan virus "baik" dalam kesihatan manusia masih agak misteri, kita perlahan-lahan membongkar kepentingan pengunjung virus kita. Dalam ciri khas ini, kami memperkenalkan bahagian mikrobioma - virome yang diabaikan.

Ilustrasi bakteriofag menjangkiti bakteria.

Untuk lebih banyak maklumat yang disokong oleh penyelidikan mengenai mikrobioma dan bagaimana ia mempengaruhi kesihatan anda, sila kunjungi pusat khusus kami.

Peranan bakteria dan mikrobioma kita dalam kesihatan dan penyakit adalah yang paling utama dalam penyelidikan perubatan.

Kami masih jauh dari menjawab banyak persoalan yang diajukan oleh penemuan baru-baru ini, tetapi kini telah terbukti bahawa tanpa kumpulan mikroorganisma "mesra" peribadi kita - mikrobioma kita - kita tidak akan berjaya.

Walau bagaimanapun, sains perubatan tidak akan berhenti; matanya sentiasa tertumpu pada cakrawala, berusaha menerangkan bentuk benda yang tersembunyi di kejauhan.

Ketika kita berjuang untuk memilih interaksi yang hampir tidak dapat ditanggung antara bakteria dan kesihatan, cabaran seterusnya sudah menunggu di bahagian sayap: peranan virus.

Apa itu virom?

Apabila kita mendengar kata "mikrobioma", kita segera memikirkan bakteria, tetapi secara teknis, mikrobioma adalah jumlah semua mikroorganisma dalam lingkungan tertentu. Sebilangan saintis menggunakan istilah untuk merujuk kepada jumlah bahan genetik mikroorganisma ini.

Oleh itu, selain bakteria, mikrobioma juga merangkumi virus (virome) dan kulat (mycobiome), antara pengunjung lain. Sehingga kini, para saintis memberikan sedikit perhatian terhadap virom atau mikobioma.

Virus telah membuat diri mereka di rumah dalam pelbagai ceruk ekologi di dalam tubuh manusia, terutama pada permukaan mukosa, seperti bahagian dalam hidung dan mulut dan lapisan usus.

Dalam ciri ini, kita akan menumpukan perhatian pada virome usus kerana ia mempunyai jumlah penghuni virus paling banyak dan paling banyak disiasat.

Sudah tentu, virus paling terkenal kerana menyebabkan penyakit, seperti cacar, hepatitis, HIV, dan rabies. Oleh kerana mendesak berkaitan dengan penyakit virus, aspek ini telah mengambil sebahagian besar masa penyelidik. Walau bagaimanapun, banyak virus tidak mempunyai minat sedikit pun pada sel manusia.

Memperkenalkan bakteriofag

Para saintis menganggap virus ini adalah "mikrobioma terbesar, paling beragam, dan paling dinamis," dan sebahagian besar virus di usus kita adalah bakteriofag. Di mana sahaja terdapat bakteria, terdapat bakteriofag yang banyak.

Seperti yang dijelaskan oleh penyelidik lain: "Phages adalah bentuk kehidupan paling banyak di Bumi, yang hampir di mana-mana. […] Beberapa sumber air tawar mungkin mengandung hingga 10 bilion per [mililiter]. "

Bakteriofag menjangkiti bakteria, memerintah mesin sel mereka, dan menggunakannya untuk meniru bahan genetik mereka.

Sekarang sudah jelas bahwa bakteria usus mempengaruhi kesihatan dan penyakit, jadi tidak mengherankan bahawa virus yang menjangkiti bakteria usus juga memiliki pengaruh yang signifikan.

Terapi fasa

Dari tahun 1920-an hingga 1950-an, para saintis menyiasat sama ada bakteriofag dapat digunakan untuk merawat jangkitan bakteria. Bagaimanapun, virus ini mahir memusnahkan patogen manusia.

Para saintis mendapati bahawa terapi fag berkesan dan penting, bebas daripada kesan sampingan.

Ketika antibiotik ditemui, terapi phage memudar ke latar belakang. Antibiotik dapat dibuat dengan relatif mudah, dan mereka membunuh spektrum spesies bakteria yang luas.

Namun, dengan kemampuan teknologi tinggi hari ini dan latar belakang ketahanan antibiotik yang menakutkan, minat terhadap terapi fag mungkin akan muncul kembali.

Salah satu faktor yang menjadikan terapi phage menarik adalah kekhususannya. Selalunya, antibiotik menghapuskan spektrum spesies bakteria yang luas. Sekarang kita tahu bahawa bakteria "baik" hidup di usus, bagaimanapun, jelas bahawa ini tidak ideal.

Bakteriofag, sementara itu, hanya menargetkan jarak strain dalam spesies bakteria yang sama.

Tambahan, mereka hanya meniru jika bakteria sasaran mereka berada di kawasan setempat. Secara bersama, ini bermaksud bahawa mereka hanya menyerang bakteria yang diinginkan, dan mereka terus mereplikasi hingga mereka menghapuskan jangkitan.

Teman sepanjang hayat

Bakteriofag bergabung dalam perjalanan manusia pada peringkat awal. Satu kajian memeriksa mekonium - kotoran pertama bayi yang baru lahir - dan tidak menemui bukti adanya virus.

Namun, hanya 1 minggu selepas kelahiran, setiap gram kotoran bayi mengandungi kira-kira 100 juta zarah virus, yang kebanyakannya adalah bakteriofag. Virome kita sebenarnya adalah teman seumur hidup.

Setiap manusia mempunyai pilihan bakteriofag yang berbeza, yang secara kolektif disebut sebagai phageome. Orang yang mempunyai diet yang hampir sama mempunyai lebih banyak persamaan, tetapi secara keseluruhan, fagom setiap individu berbeza-beza.

Dari simbiosis hingga dysbiosis

Bakteriofag, seperti yang disebutkan, memusnahkan bakteria. Walau bagaimanapun, dalam beberapa keadaan, bakteriofag dapat memberi manfaat kepada populasi bakteria.

Di usus, bakteriofag terutama terdapat seperti ramalan. Pada peringkat ini, kod genetik mereka dimasukkan ke dalam genom bakteria, siap menghasilkan bakteriofag jika diaktifkan.

Pada ketika ini, bakteriofag tidak berbahaya bagi bakteria - ia wujud dalam simbiosis.

Oleh kerana bakteria dapat bertukar bahan genetik antara satu sama lain, kod ramalan genetik juga dapat ditransfer antara bakteria individu.

Mereka dapat bertukar "gen yang berkaitan dengan ketahanan antibiotik, virulensi, atau jalur metabolik antara spesies bakteria yang berbeza." Ini dapat memberi manfaat kepada beberapa spesies bakteria, yang berpotensi memungkinkan mereka memperluas bidangnya. Walau bagaimanapun, pertumbuhannya boleh dilakukan dengan mengorbankan koloni bakteria lain di usus.

"Ramalan bersifat simbiotik terhadap bakteria inang mereka, dan bakteria ini adalah simbiotik kepada tubuh kita. Oleh itu, fag secara tidak langsung dapat memberi manfaat kepada organisma multiselular seperti manusia di luar apa yang dialami oleh sel bakteria dengan segera. "

Setelah ramalan dicetuskan untuk menjadi aktif - misalnya, pada waktu tekanan atau jika bakteria inang dalam bahaya - mereka boleh menyebabkan perubahan yang meluas dalam komuniti mikroba usus.

Pergeseran dari ramalan yang tidak berbahaya ke yang disebut phyt lytic dapat menghilangkan komuniti bakteria, yang berpotensi memberi bakteria "buruk" dengan sedikit ruang bernafas dan membiarkan mereka mengisi kekosongan.

Ini disebut perombakan masyarakat dan boleh menyebabkan dysbiosis - ketidakseimbangan mikroba.

Dari dysbiosis hingga diagnosis

Dysbiosis dikaitkan dengan pelbagai keadaan, termasuk penyakit radang usus, sindrom keletihan kronik, kegemukan, Clostridium difficile (C. perbezaan) jangkitan, dan kolitis. Walau bagaimanapun, penyelidik masih tidak yakin akan peranan bakteriofag dalam keadaan ini.

Dalam kes ini, dysbiosis mungkin berlaku melalui mekanisme lain. Sebagai alternatif, ini mungkin merupakan gejala keadaan, bukan penyebabnya.

Para penyelidik telah memerhatikan perubahan bakteria usus dalam pelbagai penyakit yang mengejutkan, termasuk diabetes jenis 2, skizofrenia, kemurungan, kegelisahan, penyakit Parkinson, dan banyak lagi.

Kerana bakteriofag melebihi bakteria di usus kita dan bergantung kepada mereka untuk ditiru, ia mesti dipengaruhi oleh atau terlibat dalam sebarang turun naik.

Bakteriofag mungkin tidak menyebabkan perubahan dalam usus - perubahan yang, mesti ditambahkan, mungkin tidak menyebabkan penyakit. Sebaliknya, populasi bakteriofag mungkin diubah secara pasif oleh perubahan bakteria usus.

Adakah surut dan aliran komuniti bakteriofag penting dalam kesihatan dan penyakit akan menjadi sukar untuk disiasat. Tetapi walaupun tidak penting dalam patologi penyakit, melihat turun naik ini mungkin mempunyai faedah lain.

Sebagai contoh, ada potensi untuk menggunakan virome sebagai penanda diagnostik. Sebagai contoh, para saintis telah mengenal pasti perubahan spesifik penyakit pada virome usus pada orang dengan penyakit radang usus, yang merupakan keadaan yang sukar untuk didiagnosis.

Masalah dengan virus

Mempelajari bakteria jauh dari mudah; bagaimanapun, mereka sangat kecil. Bakteria umumnya berukuran 0,4-10 mikrometer. Untuk memberikan beberapa konteks: 10 mikrometer hanya seperseratus milimeter atau empat sepuluh-seperseribu inci.

Virus, bagaimanapun, lebih kecil, hanya 0,02-0,4 mikrometer.

Selain daripada kesukaran yang ada dalam bekerja dalam skala kecil, virus menimbulkan cabaran lain.

Sekiranya saintis ingin memahami spesies bakteria mana yang terdapat dalam populasi tertentu, mereka mengekstrak maklumat genetik.

Dari ini, mereka mengasingkan sebilangan kod tertentu dan memadankannya dengan pangkalan data yang ada; paling biasa, mereka menggunakan gen 16S rRNA. Gen ini dapat dijumpai di hampir semua spesies bakteria, dan sepanjang masa evolusi, gen ini tetap tidak berubah.

Walau bagaimanapun, beberapa kawasan RNA 16S dianggap hipervariabel. Perbezaan antara kawasan ini membolehkan penyelidik mengenal pasti spesies.

Virus, sebaliknya, tidak berkongsi gen yang setara antara spesies. Ini, sehingga agak baru-baru ini, membuat kajian tentang virome hampir mustahil, tetapi kemajuan dalam penjujukan generasi seterusnya perlahan-lahan meruntuhkan halangan.

Pada tahap ini, peranan virus dalam kesihatan manusia hampir sama jelasnya dengan peranan mereka dalam penyakit.

Dengan itu, nampaknya virus juga berperanan penting dalam menjaga tubuh yang sihat. Hanya dengan kemajuan dalam teknik penyelidikan, kesannya akan dapat difahami.

Memandangkan kebimbangan segera terhadap ketahanan terhadap antibiotik, kemungkinan minat baru terhadap bakteriofag akan melihat lebih banyak masa yang dikhaskan untuk elemen sains perubatan misterius ini.

Namun, memahami interaksi antara komponen mikrobioma kita akan menjadi maklumat yang sukar dicapai; seperti yang dijelaskan oleh satu kertas:

"Komposisi mikrobioma usus tidak sama selama beberapa tahap kehidupan, atau bahkan pada jam pada hari yang sama."

Ini pasti akan menjadi pertempuran yang panjang.