Эффект микробиома. Как способ рождения ребенка влияет на его будущее здоровье

«Мы применяли так называемое секвенирование нового поколения. Это современная технология, позволяющая определить, какие именно бактерии присутствуют в образцах стула. До внедрения этого нового метода было необходимо делать посев образца стула на питательной среде и наблюдать, какие бактерии вырастут. Новая технология позволяет первым делом выделить ДНК из образца стула, затем мы делаем копии ДНК (так как мы не хотим использовать все доступные образцы ДНК), затем с помощью этих копий мы определяем последовательность ДНК, и на основании этой последовательности определяем тип бактерий.

Все бактерии имеют сходную последовательность ДНК между определенными участками. В то же время они имеют участки, отличающиеся от вида к виду, их мы называем гипервариабельными. И именно эти участки позволяют нам определить, какой именно микроорганизм перед нами.

Целью нашего проекта (и многих других сходных) является выделение этих отличных участков ДНК, чтобы не было необходимости каждый раз тратить время, деньги и энергию на секвенирование сходных участков. Если сразу выделить специфический участок и сравнить его с базой данных, то можно быстро определить тип бактерии. Таким образом, становится возможным обнаружить в образце стула присутствие Lactobacillus или Bifidobacteria (виды бактерий, присутствующие в йогурте) или, напротив, нежелательной гостьи Clostridium difficile.

В результате нашей работы база данных будет содержать образцы, собранные у 3300 детей. Недавно мы опубликовали результаты пилотного исследования двадцати четырех детей, что, конечно, пока очень маленькая цифра. Небольшое число связано с тем, что у нас заняло много времени привлечение к участию в исследовании CHILD беременных женщин и затем сбор образцов стула детей. Также довольно долгим оказался процесс выделения ДНК из образцов и их последующее секвенирование. Иногда процесс занимал неделю, так как происходила регистрация миллиардов последовательностей ДНК. Также следует учитывать, что технология, которую мы используем, еще только развивается, и когда я говорю о секвенировании нового поколения, я подразумеваю, что этот процесс постоянно совершенствуется. И есть разные платформы, на которых происходит работа.

Я эпидемиолог. Я лично не выполняю описанную выше часть работы, а сотрудничаю с Джеймсом Скоттом, микробиологом из университета Торонто. Выделением ДНК занимается его лаборатория. У меня есть коллега Дэвид Гуттман, он отвечает за секвенирование образцов.

Благодаря его работе в нашем распоряжении оказываются миллиарды последовательностей ДНК. Теперь наша задача – сравнить их с имеющимися в базе образцами.

Этот этап работы выполняется в электронном виде с помощью недавно разработанных компьютерных программ, которые выстраивают последовательность в соответствии со стандартом. Также в этом процессе участвует специалист по биоинформатике, в его задачу входит контроль над правильным выстраиванием последовательностей. В результате для каждого младенца формируется таблица. Каждая колонка – это отдельный вид бактерии.

С помощью современного поколения технологий секвенирования нам удалось выявить все присутствующие в образце виды микроорганизмов. Ранее исследователи лишь предполагали, какие бактерии могут присутствовать, и искали именно их. Сегодня мы можем идентифицировать бактерии, которые раньше оставались для нас скрытыми. Именно поэтому собирается такое большое число данных. Впрочем, количество информации в образце стула новорожденного меньше, чем у взрослого.

В результате анализа данных мы формируем для каждого ребенка так называемый операционный таксономический блок, или ОТБ (OTU, Operational Taxonomic Unit). В него, в том числе, попадают микробы, о существовании которых мы не догадывались раньше. В соответствии с микроорганизмами, входящими в состав ОТБ каждого отдельного ребенка, мы классифицируем детей и присваиваем им определенный статус. Затем мы анализируем эти данные в их связи с такими критериями, как антибиотики, принимаемые ребенком, тип вскармливания и способ рождения.

В нашем исследовании у нас есть возможность сравнить видовой состав кишечной микробиоты младенцев с микробными профилями пыли окружающей среды, чтобы выяснить, является ли пыль важным источником микробов для детей. Представьте себе малыша, который ползает по полу и контактирует с пылью. Этот аспект вызывает множество вопросов относительно окружающей среды, в которую попадает родившийся ребенок.

В нашем пилотном исследовании участвовали двадцать четыре новорожденных, и этого количества недостаточно, чтобы исследовать все основные источники микробов. Мы планируем более крупное исследование. Нам хотелось бы суметь отследить изменения в микробиоте детей, связанные с приемом антибиотиков в три месяца жизни, типом вскармливания и способом рождения, и сравнить эффект присутствия этих трех факторов. Также нам хотелось бы выявить индивидуальный, независимый от прочих эффект каждого из факторов».

О том, что удалось обнаружить