Метагеномный анализ фекалий диких животных выявил связь кишечного микробиома с образом жизни

Израильские ученые использовали метагеномное секвенирование для анализа кишечной микробиоты более 180 таксономически разнообразных видов диких животных, в том числе млекопитающих, птиц и рыб. Для исследования были отобраны образцы фекалий из пяти географических регионов. С помощью метагеномной сборки de novo ученые сформировали базу, содержащую более 5 000 функционально аннотированных геномов. Геномы принадлежат 1 209 бактериальным видам, 75% из которых неизвестны. С помощью новой базы авторы определили ассоциации состава микробиома и функционального набора микробных генов с диетой, социальной струкрутой и продолжительностью жизни. Например, у белоголового сипа они идентифицировали несколько микробных протеаз, позволяющих птице расщеплять токсины бактерий, размножающихся в падали. Ученые считают, что микробиомы животных — богатый биотехнологический ресурс, требующий детального исследования. Работа опубликована в Science.

Добавить в избранное

Вам будет интересно

19.03.2024
525
0

Ученые из Исследовательского института Моргриджа и коллабораторы в рамках проекта «Геномы позвоночных» (Vertebrate Genomes Project) получили референсные геномы голубого кита (Balaenoptera musculus) и карликовой многозубки (Suncus etruscus), то есть самого большого и одного из самых маленьких млекопитающих. Миссия проекта состоит в сборке высококачественных референсных геномов всех ныне живущих позвоночных видов. Для секвенирования использовали методику длинных прочтений от PacBio.

Большой организм дольше развивается из яйцеклетки, чем маленький, но биологический механизм различий в «часах развития» остается неясным. Новые референсные геномы могут помочь в решении этого вопроса, а также парадокса Пето (большие животные, такие как киты и слоны, живут дольше и реже болеют раком, несмотря на большее количество клеток в их организмах). Карликовая многозубка интересна своим быстрым метаболизмом. С более практической точки зрения, эта информация может оказаться полезна для терапии с помощью стволовых клеток. Скорость дифференцировки контролируется тем же молекулярным механизмом, что определяет часы развития.

Отбор образцов для секвенирования генома голубого кита был сопряжен с определенными трудностями. На сбор необходимой документации, персонала и ресурсов ушло больше года. Биопсию кожи четырех китов отбирали с помощью стальной трубки, соединенной со стрелой для арбалета. Видео отбора биопсии можно посмотреть здесь.

21.02.2024
940
0

Индексы полигенного риска (PRS), основанные на совокупности генетических вариантов, могут использоваться для прогнозирования предрасположенности человека к той или иной болезни. Однако их применение в клинической практике затрудняется различным происхождением пациентов и проблемами интерпретации результатов. Авторы публикации в Nature Medicine задались целью улучшить прогностические характеристики PRS для популяций разного происхождения.

Исследователи работали в коллаборации с национальной сетью электронных медицинских карт и геномики (eMERGE), которая финансируется Национальным институтом исследования генома человека. Они проанализировали показатели риска для 25 000 взрослых и детей. В работу вошли десять патологий: мерцательная аритмия, рак молочной железы, хроническая болезнь почек, ишемическая болезнь сердца, гиперхолестеринемия, рак простаты, астма, диабет 1 и 2 типа и ожирение. Участников исследования разделили на четыре группы по происхождению: европейское, африканское, латиноамериканское и азиатское. В каждой из групп определили пороговые значения высокого и низкого риска развития конкретного заболевания. Авторы также занялись вопросом внедрения PRS в клиническую практику — передачей результатов в клинические лаборатории, их валидацией и проверкой эффективности. Они не обошли стороной и создание клинических отчетов, которые передавались бы врачам и их пациентам и позволяли учесть генетическую оценку риска. «Нам было важно убедиться, что мы не предоставляем людям результаты, с которыми они ничего не могут сделать», — комментирует Найл Леннон, первый автор работы.

Говоря о дальнейших исследованиях, авторы упоминают возможность стандартизации анализов и методов, используемых для определения этих пороговых значений. Кроме того, для большей клинической пользы, подчеркивают исследователи, важно рассчитывать абсолютный риск, основанный не только на индексе полигенного риска, но и на возрасте — в тех случаях, где это возможно (например, для сердечно-сосудистых заболеваний).

10.01.2024
612
0

Большинство полногеномных поисков ассоциаций (GWAS) большого депрессивного расстройства (БДР) проводилось на выборках европейского происхождения. Теперь же международный коллектив ученых проанализировал данные, полученные на людях разных этнических групп, и нашел 53 новых локуса, значимо ассоциированных с этим расстройством.

Исследователи включили в анализ данные из 21 когорты, содержащей 88 316 пациентов с депрессией и 902 757 здоровых контролей. В выборку вошли 36% образцов африканского, 26% восточноазиатского, 32% латиноамериканского и 6% южноазиатского происхождения. Затем ученые дополнили эту выборку 258 364 случаями БДР у лиц европейского происхождения.

Проведя метаанализ с учетом происхождения, авторы работы выявили два новых локуса — 2q24.2 и 6p15. В группе латиноамериканцев варианты в 2q24.2 были ассоциированы с депрессией. В выборках африканского происхождения были связаны с БДР варианты в локусе 6q16, однако эта ассоциация требует дальнейшего подтверждения. Тем не менее, отмечают ученые, она биологически правдоподобна — ведущий вариант был связан с экспрессией меланинконцентрирующего гормона (MCHR2) в тканях коры головного мозга. Исследователи также сравнили данные в группе с различным происхождением и у европейцев и выделили 155 локусов, значимо связанных с БДР во всех вариантах происхождения. Всего в ходе исследования авторы выявили 160 ассоциированных локусов, причем для 53 из них связь с большим депрессивным расстройством ранее не была показана. 
29.12.2023
514
0

Резистом — резервуар генов антибиотикорезистентности — имеет огромное значение для здоровья человека, однако то, как он реагирует на терапию антибиотиками в разном возрасте, пока изучено слабо. Этот пробел решили восполнить ученые из Дании. Они провели метагеномное исследование образцов стула младенцев и взрослых людей и показали, что типичный профиль резистома отличается между возрастными группами.

По сравнению с младенцами, доля, количество и численность генов антибиотикорезистентности в кишечнике взрослых были ниже. Исследователи связали это со снижением уровня клинически значимых бактерий, содержащих большое количество генов устойчивости, таких как E. coli и Shigella flexneri. Однако преобладающие гены устойчивости к антибиотикам были одинаковы.

Ученые также выяснили, что бактерии кишечника младенцев содержали большее количество плазмид. Это наблюдение подразумевает высокую частоту горизонтального переноса генов, что может обеспечить преимущество для распространения генов антибиотикорезистентности даже в отсутствие антибиотиков. Однако по сравнению со взрослыми микробиом кишечника младенцев быстрее восстанавливался после антибиотикотерапии. Это может объясняться тем, что микробиом кишечника младенцев очень динамичен и менее разнообразен, чем у взрослых. Кроме того, отмечают авторы, на восстановление микробиома влияют классы и дозировки используемых препаратов, а в исследуемой популяции они отличаются в зависимости от возраста.

07.12.2023
706
0

В конце ноября Биобанк Великобритании (UK Biobank) открыл для ученых полные геномы 500 000 добровольцев, участвовавших в проекте. До этого (в 2021 году) были размещены в открытом доступе геномы 200 000 участников. Геномы сопровождаются деидентифицированными данными о здоровье, образе жизни и окружении этих людей. Исследователи по всему миру могут запросить доступ к информации и использовать ее в своих работах. Уже вышло более 9000 публикаций, основанных на данных UK Biobank.

До полных геномов генетическая открытая информация биобанка состояла из экзомов и отдельных вариантов. Но заболевания часто связаны именно с вариантами в некодирующих областях. К тому же полные геномы позволяют выявлять редкие мутации. В идеале ученым нужно намного больше полных геномов, чем доступно сейчас. Работы в этом направлении ведутся, например, в США функционирует проект All of Us. Не все ученые с энтузиазмом встретили обновление, некоторые считают, что полученные с помощью полногеномных исследований результаты ранее уже были выявлены в GWAS. Скорее всего, понадобится время, чтобы оценить значение новой информации для науки.