АНАЛИЗ ВСЕГО ВИРОМА ПОЗВОЛЯЕТ ПРОЛИТЬ СВЕТ НА «ТЕМНУЮ МАТЕРИЮ» ВИРУСОВ ПРИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ КИШЕЧНИКА
РЕЦЕНЗИИ - РАЗДЕЛ «ВЗРОСЛЫЕ»
Проф. Гарри Сокол (Harry Sokol)
Отделение гастроэнтерологии и диетологии, Больница Сент-Антуан (Saint-Antoine Hospital), Париж, Франция
Раздел для широкой публики
Найдите здесь свое выделенное место
Bacteriophages infecting bacteria, illustration. A bacteriophage, or phage, is a virus that infects bacteria.
Об этой статье
Автор
публикация
03 ноября 2021
Обновлять
19 августа 2024
Рецензия на оригинальную публикацию Clooney et al. (Cell Host & Microbe 2019) [1]
Считается, что кишечный виром человека оказывает значительное влияние на его микробиом и здоровье. Тем не менее большинство анализов были выполнены на ограниченной выборке известных вирусов. Используя опубликованные данные анализа всего вирома, выполненного у когорты пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК), и собственные накопленные данные по язвенному колиту, авторы проливают свет на состав человеческого кишечного вирома при ВЗК за рамками минимальной части вирома, поддающейся идентификации. Они наблюдали изменения вирома, специфичные для ВЗК, а также увеличение количества последовательностей умеренных фагов у лиц с болезнью Крона. В отличие от предыдущих методов, основанных на информации, полученной из баз данных, изменений в многообразии вирусов не наблюдалось. У пациентов с ВЗК изменения состава вирома отражали изменения бактериального состава кишечной микробиоты. Кроме того, использование состава бактериальной микробиоты и вирома одновременно позволяет более эффективно дифференцировать здоровых людей и больных. Этот метод анализа всего вирома в разных когортах подчеркивает важные признаки ВЗК, что может иметь решающее значение для разработки будущих биомаркеров и лекарственных препаратов.
ЧТО НАМ УЖЕ ИЗВЕСТНО ПО ЭТОЙ ТЕМЕ?
основных элементов, формирующих человеческий кишечный микробиом, но он также может являться наименее изученным его компонентом. Виром состоит в основном из бактериофагов (фагов), которые играют ключевую роль во многих микробных экосистемах, способствуя разнообразию их состава, восполнению запасов питательных веществ и горизонтальному переносу генов. Понимание роли бактериофагов в составе микробных сообществ будет иметь важное значение, если мы хотим изучить и контролировать изменения в человеческом кишечном микробиоме, связанные с различными заболеваниями. Культивирование многих кишечных бактерий (и потенциальных хозяев фагов) в лаборатории является трудной задачей, а это означает, что изучение вирома в значительной степени зависит от метагеномного секвенирования и биоинформационных подходов.
Однако у фагов отсутствуют универсальные маркерные гены (например, ген 16S rRNA, обнаруженный в бактериях), их система классификации и необходимые базы данных еще недостаточно разработаны, что означает необходимость ис- пользовать подходы, не зависящие от баз данных. Первые метагеномные исследования выявили разнообразие вирома кишечника человека, но позволили классифицировать только очень небольшую часть (2%) секвенированной ДНК [2]. Прогресс в развитии технологий высокопроизводительного секвенирования теперь позволяет анализировать виром с беспрецедентной точностью. Было подтверждено, что виром невероятно разнообразен, что большая его часть не совпадает с какими-либо эталонными вирусными последовательностями, представленными в базах данных (так называемая темная материя вирусов), и что состав вирома уникален для каждого человека.
Хотя этиология ВЗК часто остается неясной, эти заболевания имеют многофакторную природу и связаны с изменениями микробиома кишечника. Полученные в последнее время данные указывают на то, что виром кишечника при ВЗК изменяется [3], увеличивается общее разнообразие и повыша- ется относительная численность представителей порядка Caudovirales. Однако почти все результаты были основаны на изменениях в составе иден- тифицируемой фракции вирома, которая может составлять всего 15% объема данных [3]. Это ограничивает наше общее понимание вирома и затрудняет идентификацию потенциальных биомаркеров заболевания. Если мы хотим полностью охарактеризовать изменения вирома кишечника, нам следует прибегать к аналитическим методам, независимым от баз данных.
Изображение
КАКОВЫ ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ЭТОГО ИССЛЕДОВАНИЯ?
Daвторы этого исследования провели повторный анализ ряда опубликованных основных данных [3], полученных в группе пациентов с болезнью Крона и язвенным колитом и в контрольной группе здоровых лиц. Проблема высокой индивидуальной изменчивости была преодолена с помощью использования белков-гомологов и специального алгоритма (алгоритма кластеризации Маркова) для группировки вирусных последовательностей в предполагаемые таксономические ранги. Это позволило описать изменения в составе всего вирома за пределами идентифицируемого меньшинства. Авторы предполагают, что в отличие от основного вирома у здоровых субъектов, состоящего из вирулентных фагов, виром участников исследования с ВЗК изменен, менее стабилен, и в нем преобладают умеренные фаги. Они показали, что изменения в вироме отражают изменения в бактериальной микробиоте и что использование состава бактериальной микробиоты и вирома позволило более эффективно дифференцировать пациентов с ВЗК от здоровых участников исследования (рисунок 1). Результаты были подтверждены в продольном исследовании в когорте пациентов с язвенным колитом. Этот метод, независимый от базы данных, может быть использован с целью лучшего понимания «темной материи» вирусов на основании многих опубликованных исследований.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Результаты исследования подтверждают, что ви- ром кишечника человека изменяется при ВЗК и что это может быть связано с бактериальной микробиотой; это можно использовать в качестве диагностического или даже прогностического биомаркера. Кроме того, наблюдаемые измене- ния дают основания полагать, что виром может частично отвечать за изменения в бактериальной микробиоте, наблюдаемые при ВЗК. В связи с этим виром кишечника может быть будущей мишенью или будущим терапевтическим инструментом при ВЗК.
Sources
