The Voyage of Sorcerer II

В 2006 году Нельсон возглавил группу, опубликовавшую в журнале Science первую крупную работу, в которой использовалась метагеномика для анализа эн-тиретичности микробов, обнаруженных в фекалиях человека, - отличного источника сырья (так сказать) для изучения микробиома кишечника. "В этой работе мы быстро смогли сделать для человека леверидж того, что происходит в мире окружающей среды, - говорит Нельсон. Для начала они опробовали свою идею на фекалиях всего двух человек - N=2, что сегодня не прокатило бы, поскольку для того, чтобы результаты оказались интересными для ученых и врачей, необходимо было бы протестировать тысячи людей. Но в то время идея уничтожения кишечных бактерий была в новинку.

"Мы были очень удивлены разнообразием флоры в фекалиях этих двух людей, - говорит Нельсон, - сообщество было ошеломлено. Никто не ожидал этого, так же как никто не ожидал разнообразия, которое Крейг обнаружил в Саргассовом море. Мы не знали, что с этим делать, - так много всего было. Ведь вы должны понимать, что тогда все культивировали по одному или по два организма за раз. А теперь у нас были тысячи, и большинство из них - организмы, которых вы никогда раньше не видели".

"Затем, со временем, мы начали рассматривать разных людей, - добавила она, - с разными профилями: "здоровые против больных, принимающих антибиотики и все остальное. Мы также увидели так называемый "дисбиоз" - дисбаланс в микробиоме, который может вызвать заболевание. Сначала мы просто не понимали, что происходит. Что стало причиной этого? Диета? Что-то еще? И по сей день трудно установить причину и следствие, но во многих случаях вы четко видите корреляцию между дисбалансом определенных бактерий и болезнями".

Нельсон приводит современный пример того, как микробиологи копаются в фекалиях и вскрывают геномы микроорганизмов, чтобы выяснить влияние специфического дисбактериоза в кишечнике человека - в данном случае того, который, как оказалось, связан с неалкогольной жировой болезнью печени. Это заболевание, являющееся наиболее распространенной формой хронического заболевания печени в США, поражает от восьмидесяти до ста миллионов американцев и убивает двадцать тысяч человек в год. До семи тысяч пациентов в результате этого заболевания получают трансплантацию печени. В 2017 году гастроэнтеролог Рохит Лумба из Калифорнийского университета в Сан-Диего в соавторстве с Карен Нельсон провел клиническое исследование, в котором приняли участие восемьдесят шесть пациентов с заболеваниями печени. Они взяли образцы кала и обнаружили несколько вероятных индикаторов прогрессирующего заболевания печени, в первую очередь кишечную палочку и другую бактерию под названием Bacteroides vulgatus.

Обе эти бактерии в изобилии присутствуют в кишечнике человека, и обе они могут быть полезными или вредными в зависимости от их количества и от других факторов, таких как рацион питания. Bacte-roides vulgatus относится к семейству бактерий, называемых бактериодами, которые составляют самую многочисленную часть микробиоты человека: в нашем кишечнике насчитывается до 1011 маленьких бактерий Bacteroides. Они играют важнейшую роль в расщеплении сложных молекул в пище, которую мы едим, и особенно активно размножаются, когда человек потребляет много белка и животных жиров и не употребляет углеводов.

 

Авторы исследования обнаружили, что избыток обеих этих бактерий связан с прогрессирующим заболеванием печени, и предложили теорию о том, как избыток бактерий мог стимулировать выработку токсичных для печени метаболитов. Летом 2021 года Лумба планировал расширить свое исследование до пятисот диабетиков, поскольку диабет - это заболевание, которое подвергает пациентов высокому риску развития неалкогольной жировой болезни печени.

"Мы работаем над созданием панели бактерий, которые можно было бы использовать для тестирования и диагностики заболеваний печени, - говорит Лумба. Это позволит избежать необходимости проведения диагностической биопсии. "Эта идея может быть использована для диагностики других заболеваний, когда определенные бактерии ведут себя определенным образом, что способствует развитию болезни. Мы также можем использовать эти тесты, чтобы узнать, помогло ли лечение, проверив, как оно повлияло на микрофлору".

Подобные небольшие, но значимые открытия о ми-кробиоме человека за последние пятнадцать лет распространились почти так же стремительно, как и исследования микробиома окружающей среды, а возможно, и больше. NIH запустил и профинансировал крупный научный проект - проект "Микробиом человека" стоимостью 170 миллионов долларов, который осуществлялся с 2007 по 2016 год, а JCVI был его соавтором. Эта инициатива имела отголоски проекта "Геном человека", хотя и с гораздо меньшим финансированием.