Voordat we ingaan op het Human Microbiome Project, laten we eens kijken wat deze wetenschappers bestuderen. Microbe is een van die woorden die we horen en vrolijk overslaan, denken dat het slechts een verzamelnaam is voor iets kleins en vaag bacterieel. Die, het blijkt, is een beetje nauwkeurig.

Hoewel bacteriën zeker een groot deel van ons microbioom uitmaken, enkele andere minder bekende microben vormen onze microbiële partij, te. Nemen archaea , die zo op bacteriën lijken dat, voor een lange tijd, wetenschappers gingen er gewoon vanuit dat het bacteriën waren. Niet zo. Ze hebben eigenlijk andere aminozuren en suikers en een andere genetische structuur. Ooit gedacht dat het alleen in extreme omgevingen leefde, archaea zijn gevonden in de orale, darm- en vaginale slijmvliezen van mensen.

Dan heb je protozoa , die we soms "ziektekiemen" noemen omdat sommige soorten dysenterie of malaria kunnen veroorzaken, maar ze zijn iets groter dan bacteriën. En laten we de niet vergeten schimmel onder ons, die de huid kan bedekken zonder veel gevolgen - of zich in het infectiegebied kan verplaatsen. virussen maken ook deel uit van ons microbioom, maar denk niet dat ze gewoon werkeloos wachten op vuile handen om je verkouden te maken.

In feite, onze microben zijn grotendeels geen luie gasten die op ons lichaam liften. Ze zouden toepasselijker kunnen zijn in vergelijking met het goed beheerde personeel van een fantastisch landgoed. Bijvoorbeeld, een van de belangrijkste functies van virussen in het microbioom is het infecteren van bacteriën, het veranderen van hoe de bacteriën werken of hoeveel er is. Het is dus handig om virussen te zien als werkend met (of tegen) de bacteriële functie in ons lichaam [bron:Williams].

Bij verkoudheid en reuring tegen ziektekiemen, onthoud dat je zonder microben niet zou kunnen eten of ademen. Hoewel niet op het lichaam, fotosynthetische bacteriën in water produceren de helft van onze zuurstof [bron:University of Utah]. Microben verpakken ons systeem om de spijsvertering te bevorderen en vitamines te synthetiseren, en je bent misschien opgewonden om op je volgende etentje te melden dat de helft van je ontlasting geen overgebleven voedsel is, maar microbiële biomassa die snel wordt aangevuld in je darm [bron:Kolata]. De goeden weren de infectie of ziekteverwekkende microben af ​​en versterken ons immuunsysteem, en - zoals we leren met dank aan het Human Microbiome Project - nog veel meer doen.

Het project:honderden mensen uitvegen

Dus nu we weten wat we bestuderen, laten we in het Human Microbiome Project zelf springen. Gefinancierd door de Amerikaanse National Institutes of Health, de eerste fase was gepland voor een schema van vijf jaar en omvatte het nemen van monsters van het menselijke microbioom en het ontwikkelen van een referentieset van microbiële genoomsequenties (het doel was 3, 000 reeksen). De tweede fase (2013-2015) omvat het ontwikkelen van een soort catalogus van microbioomdatasets om de wetenschappelijke gemeenschap te helpen bij het onderzoeken en bestuderen van ziekten en gezondheid. Ze hebben ook de bredere uitdagende taak om het verband tussen de microbiële gemeenschap van een persoon en verschillende ziekten en aandoeningen te onderzoeken.

Waarom is dit niet eerder gedaan? De technologie bestond niet. Er was niet echt een manier voor wetenschappers om microbioombewoners te bestuderen omdat ze niet konden worden gekweekt of geïsoleerd in een laboratoriumomgeving. Maar met de opmars van DNA-sequencing en technologie, wetenschappers waren nu in staat genetisch materiaal te isoleren van microbiële gemeenschappen zonder ze te hoeven cultiveren [bron:NIH]. En zo begon het project in 2007 met een budget van $ 170 miljoen en een vrij eenvoudige taak:neem monsters van een groot genoeg aantal gezonde mensen om een ​​basislijn of raamwerk te bepalen van wat een menselijk microbioom inhoudt.

De eerste fase begon met het werven van vrijwilligers die als 'gezond' werden beschouwd. Dat viel niet mee:er werden 600 proefpersonen tussen de 18 en 40 binnengehaald, maar na rigoureuze onderzoeken (voor zaken als gaatjes en schimmelinfecties en de algehele gezondheid), meer dan de helft werd afgewezen. Tweehonderdtweeënveertig proefpersonen uit Houston, Texas, en St. Louis, Mo., eindelijk aan de criteria voldeed, en waren de gelukkigen die meerdere keren op meerdere plaatsen werden geswabd, en laat vervolgens hun bioom de sequentie bepalen door meer dan 200 wetenschappers bij 80 verschillende instellingen [bron:Kolata].

Elke man werd bemonsterd op 15 plaatsen, en elke vrouw in 18 (om rekening te houden met de microbiële omgeving van de vagina), elk tot drie keer over een periode van twee jaar. De monsters omvatten delen van de darm (uit de ontlasting), de neus, en meerdere plaatsen in de mond en op de huid.

In de loop van de studie, meer dan 11, 000 monsters werden verkregen, en wetenschappers waren in staat om een ​​deel van het RNA-materiaal te sequensen om de microben te identificeren, evenals de grootte van de bevolking bepalen [bron:Baylor College of Medicine]. Zo ver, 800 van de monsters gingen door een hele genoomsequentie [bron:Baylor College of Medicine]. Het project heeft maar liefst 3,5 biljoen bytes aan data gegenereerd, dat is duizend keer meer dan het Human Genome Project [bron:Baylor College of Medicine].

National Institutes of Health Common-Fund financiering werd gebruikt door middel van 2013. maar het project begon toen zichzelf te financieren via 16 deelnemende NIH-instituten [bron:Mole]. Wetenschappers stellen nog steeds strengere bemonsteringsprotocollen op, en proberen een basis van technische ondersteuning en middelen te vinden.

Wil je op voornaam staan ​​​​met de populatie van je microbioom? Voor $89, uBiome zal u vertellen wat microben zijn in uw persoonlijke microbioom, en laat je weten wat we tot nu toe weten over de bacteriën die je thuis noemen. U kunt uw gegevens (anoniem) vergelijken met anderen, ook. Bezoek uBiome.com voor meer informatie.

De bevindingen (ook bekend als je kunt veel leren van je microben)

Met de biljoenen en triljoenen bytes aan gegevens die het Human Microbiome Project heeft gegenereerd, je kunt er zeker van zijn dat bevindingen niet moeilijk te vinden zijn. Een van de eerste - en meer schokkende - ontdekkingen was dat op basis van de genetische inhoud van de monsters, er zouden bijna 8 miljoen unieke microbiële genen kunnen zijn in het lichaam van de bestudeerde volwassenen. Dat is honderden keren meer dan het menselijk genoom bijdraagt ​​​​aan het lichaam [bron:Yang]. Ze ontdekten ook dat zelfs deze gezonde mensen microben hadden die problemen konden veroorzaken in een verzwakt immuunsysteem, maar leek in de meeste gevallen gelukkig ongevaarlijk rond te hangen. Dat betekent dat bacteriën zoals stafylokok en E coli aanwezig zijn bij normale mensen, maar niet noodzakelijkerwijs een infectie presenteren.

Nog cooler:in elke persoon was geen enkele microbe aanwezig, wat ook lijkt te impliceren dat er geen "normaal" microbioom is. Ze ontdekten ook dat microben het meest op elkaar leken op dezelfde plaats van verschillende onderwerpen. (Wat betekent dat tussen twee mensen, de microbiële gemeenschappen op de huid, bijvoorbeeld, leken meer op elkaar dan de microbiële gemeenschappen op verschillende plaatsen op één persoon.) Maar verschillende bacteriën kunnen dezelfde functie vervullen bij verschillende individuen:terwijl twee mensen koolhydraten even goed kunnen verteren, het kunnen twee verschillende soorten bacteriën zijn die het werk in elke persoon doen [bron:Baylor College of Medicine].

Het bestuderen van het menselijk microbioom (en het gebruik van de gegevens van het project) heeft al tot enkele fascinerende resultaten geleid. Een onderzoek uit 2012 wees uit dat het vaginale microbioom aanzienlijk verandert tijdens de zwangerschap. Lactobacillus johnsonii is een bacteriesoort die normaal in de darm wordt aangetroffen om melk te helpen verteren, maar het bloeit in de vagina als een vrouw in verwachting is. Wetenschappers veronderstellen dat een baby die door het vaginale kanaal komt - en voor de allereerste keer microben ontmoet - die microben zou kunnen gebruiken om vanaf het begin te helpen bij het verteren van moedermelk [bron:Zimmer]. Er is ook een hypothese geweest dat een vaginale bevalling, waardoor de baby onmiddellijk wordt blootgesteld aan darmen, vaginale en huidmicroben, zou meer ideaal kunnen zijn voor het immuunsysteem van een baby dan een steriele keizersnede. Een studie in Puerto Rico bestudeert of het afnemen van C-sectie-baby's met vaginale afscheidingen kort na de geboorte kan bijdragen aan een winterharde bacteriekolonie [bron:Gitig].

En laten we niet vergeten dat het bestuderen van bacteriën hopelijk leidt tot een beter begrip van antibiotica en bacteriële resistentie. Het is niet langer houdbaar om aan te nemen dat "goede" bacteriën automatisch opnieuw zullen bevolken na de "slash and burn" die plaatsvindt wanneer een antibioticum wordt geïntroduceerd. Wetenschappers denken na over microbiële omgevingen die zorgvuldig moeten worden gesnoeid en gekoesterd. In plaats van antibiotica te geven om stafylokok te doden, een alternatief kan een crème zijn waar goede bacteriën zich mee kunnen voeden om de stafylokok indringers omver te werpen [bron:Zimmer].

Om veel meer te weten te komen over de microbiële vrienden die huurvrij bij je rondhangen, kijk op de volgende pagina voor nog veel meer informatie.

Er zijn de afgelopen jaren nogal wat microbiële bevindingen gedaan, mede dankzij het Human Microbiome Project. Een daarvan was de introductie van fecale transplantaties om te behandelen C. moeilijk -geïnfecteerde patiënten; wetenschappers hopen nu dat in plaats daarvan een specifiek type bacterie kan worden toegediend [bron:Gitig]. Wetenschappers hebben ook ontdekt dat een bepaalde bacteriestam verhoogd is bij patiënten met parodontitis, waardoor we een beter begrip hebben van de mondgezondheid [bron:NIH]. Onderzoekers bestuderen ook waarom wanneer darmbacteriën van zwaarlijvige muizen worden overgebracht naar hun magere tegenhangers, de dunnere muizen worden zwaarder. Studies tonen nu aan dat het microbioom van de vollere muizen zou kunnen veranderen hoe het lichaam suiker gebruikt voor energie- en vetopslag [bron:Zimmer].

Veel meer informatie

Notitie van de auteur:Hoe het Human Microbiome Project werkt

Het is moeilijk om niet gefascineerd te zijn door het feit dat ons lichaam niet echt van ons is, maar vereisen een uitgebreid systeem van levende wezens om ons door de dag te helpen. Onthoud dat microben zonder ons gelukkig kunnen leven, maar dat we dood zouden zijn zonder microben, zou ons in staat kunnen stellen het systeem dat ons voedt en beschermt te koesteren en te beschermen.

gerelateerde artikelen

• Hoe fecale transplantaties werken
• Hoe communiceren bacteriën?
• Hoe de ionenprotonsequencer werkt
• Wat hebben we geleerd van het Human Genome Project?
• Hoe worden genen aan- en uitgezet?

bronnen

• Amerikaanse Vereniging voor Microbiologie. "Soorten microben." (13 feb. 2014) http://www.microbeworld.org/types-of-microbes
• Baylor College of Medicine. "Het menselijke microbioomproject." 2014. (13 februari 2014) https://www.bcm.edu/departments/molecular-virology-and-microbiology/microbiome
• Bennington-Castro, Jozef. "Deze schimmel groeit over je hele lichaam." I09. 23 mei 2013. (13 februari, 2014) http://io9.com/meet-the-fungi-growing-all-over-your-body-509212796
• Data-analyse en coördinatiecentrum. "Menselijk microbioomproject." Nationale gezondheidsinstituten. (13 feb. 2014) http://hmpdacc.org/
• Gevers, Dirk et al. "Het menselijke microbioomproject." PLOS Biologie. 14 augustus 2012. (13 februari, 2014) http://www.ploscollections.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pbio.1001377;jsessionid=BE8E77171BFBF2F0640E6B70385C0D2D
• Gitig, Diana. "Petje af voor bacteriën!" De New Yorkse Academie van Wetenschappen. 10 februari 2014. (13 februari 2014) http://www.nyas.org/Publications/EBriefings/Detail.aspx?cid=82fd7a92-1d96-4660-b579-7f15f19806eb
• Gorman, Christine. "Ontdek het menselijke microbioom." Wetenschappelijke Amerikaan. 15 mei 2012. (13 februari, 2014) http://www.scientificamerican.com/article/microbiome-graphic-explore-human-microbiome/
• Harmon, Katherine. "Dodental." Wetenschappelijke Amerikaan. 13 juni 2013. (13 februari, 2014) http://www.scientificamerican.com/article/microbiome-survey/
• Harmon, Katherine. "Insecten binnen." Wetenschappelijke Amerikaan. 16 december 2009. (13 februari 2014) http://www.scientificamerican.com/article/human-microbiome-change/
• Het Human Microbiome Project Consortium. "Een kader voor onderzoek naar het menselijk microbioom." Natuur. 13 juni 2012. (13 februari, 2014) http://www.nature.com/nature/journal/v486/n7402/full/nature11209.html#group-1
• Kolata, Gina. "In goede gezondheid?" De New York Times. 13 juni 2012. (13 februari, 2014) http://www.nytimes.com/2012/06/14/health/human-microbiome-project-decodes-our-100-trillion-good-bacteria.html?pagewanted=all
• Kunnen, Kate Torgovnick. "6 geweldige dingen die microben voor ons doen." 10 juli 2012. (13 februari, 2014) http://blog.ted.com/2012/07/10/6-great-things-microbes-do-for-us/
• Wrat, Bet. "Onderzoek naar microbioom gaat zonder huis." Natuur. 30 juli 2013. (13 februari, 2014) http://www.nature.com/news/microbiome-research-goes-without-a-home-1.13470
• Nationale gezondheidsinstituten. "Menselijk microbioomproject." Amerikaanse ministerie van Volksgezondheid en Human Services. 10 januari 2014. (13 februari 2014) http://commonfund.nih.gov/hmp/index
• De New York Times. "Onzichtbare bewoners." 18 juni 2012. (13 februari, 2014) http://www.nytimes.com/interactive/2012/06/19/science/0619-microbiome.html
• Pollan, Michaël. "Sommige van mijn beste vrienden zijn ziektekiemen." De New York Times. 15 mei 2013. (13 februari 2014) http://www.nytimes.com/2013/05/19/magazine/say-hello-to-the-100-trillion-bacteria-that-make-up-your-microbiome. html?pagewanted=all
• Openbare Bibliotheek van Wetenschap. "The Human Microbiome Project Collection." (13 feb. 2014) http://www.ploscollections.org/article/browseIssue.action?issue=info:doi/10.1371/issue.pcol.v01.i13
• Reid, Ann en Groen, Shannon. "Menselijk microbioom." De Amerikaanse Academie voor Microbiologie. 2013. (13 februari, 2014) http://academy.asm.org/images/stories/documents/FAQ_Human_Microbiome.pdf
• uBioom. "Wat betreft." (13 feb. 2014) http://ubiome.com/
• Universiteit van Utah. "Microben aan het werk." 2014. (13 februari 2014) http://learn.genetics.utah.edu/content/gsl/microbes/
• Willems, Sarah C.P. "Het andere microbioom." Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika. 2013. (13 februari, 2014) http://www.pnas.org/content/early/2013/02/05/1300923110.full.pdf
• Yang, Joyce. "Het menselijke microbioomproject." Nationaal instituut voor menselijk genoomonderzoek. 16 juli 2012. (13 februari, 2014) https://www.genome.gov/27549400
• Zimmer, Karel. "De microbiële tuin van het lichaam verzorgen." De New York Times. 18 juni 2012. (13 februari, 2014) http://www.nytimes.com/2012/06/19/science/studies-of-human-microbiome-yield-new-insights.html?pagewanted=all