Sciencemag.cz
Doporučujeme
Bakterie jednoho druhu se od sebe mohou výrazně lišit – nejčastěji si tohoto rozdílu v medicíně všimneme u antibiotikové rezistence nebo u zvlášť agresivně se chovajících kmenů jinak mírných druhů. Platí to ale i obecně při fungování lidského mikrobiomu, jemuž se přičítá stále větší význam z hlediska různých onemocnění, a to nejen těch primárně metabolických, ale třeba i neurologických a psychiatrických. Problém je v tom, že současné analytické metody vesměs standardně zjišťují složení našich střevních bakterií (respektive obecněji mikroorganismů v zažívacím systému) z hlediska druhů, nikoliv už konkrétní kmeny.
Níže uvedené zdroje popisují dva výzkumy. V jednom vědci sledovali kmeny bakterií přítomné v mikrobiomu jedné osoby v 19 různých časových bodech po dobu 5 měsíců, včetně období před a po podání antibiotik (subjekt mezitím onemocněl boreliózou). Zjistili, že v některých případech zůstává početnost určitého druhu bakterií mezi jednotlivými časovými body konstantní, ale kmeny v rámci tohoto druhu se podstatně mění.
Druhý výzkum se týká vývoje nové analytické metody určené k rozpoznávání jednotlivých kmenů. Zde se má narážet na to, že současné analytické metody byly vyvinuty hlavně s ohledem na lidský genom, tj. na analýzu sekvencí v rámci jednoho druhu. Sekvenování genomů tisíců neznámých organismů najednou je problém. Až dosud bylo potřeba porovnávat miliony fragmentů DNA z genomů tisíců bakterií přítomných v mikrobiomu s databází se sekvencemi všech známých mikroorganismů; vyžadovalo to kromě samotného přístupu k databázím také vysoký výpočetní výkon, v praxi tedy bylo obvykle potřeba objednat příslušnou kapacitu výkonu i úložiště v cloudu. A jak již řečeno, tímto způsobem se navíc většinou určí pouze druhy. Nová metoda proto naopak vychází z hledání co nejkratších sekvencí, které jsou přitom specifické pro různé kmeny. Výzkumníci analyzovali více než 100 000 veřejně dostupných a kvalitně stanovených genomů přibližně 900 druhů bakterií, které se běžně vyskytují v lidském střevě. V bakteriálních genomech objevili 104 milionů krátkých řetězců DNA, které se mezi jednotlivými kmeny bakterií nejčastěji liší. Poté tyto informace využili k návrhu nového algoritmu GenoTyper for Prokaryotes, který by mělo být možné provozovat i na běžném notebooku.
Dosud bylo navrženo jen minimum léčebných postupů zaměřených na mikrobiom. Důraz na různé kmeny stejných druhů bakterií by snad tuto situaci mohl změnit.
I když složení mikrobiomu z hlediska druhů zůstává často konstantní (viz výše), jeho fungování se mění, získává často nové funkce, rezistenci na antibiotika nebo schopnost inaktivovat různé látky, včetně např. léků na chemoterapii. V případě výše zmíněného experimentu vědci předpokládali, že v důsledku podání antibiotik řady druhů ubude, ale pak se obnoví a mikrobiom na konci bude víceméně stejný. V některých případech to byla pravda – některé druhy a kmeny mikrobů byly pozoruhodně odolné a na začátku a na konci pětiměsíčního období měly téměř nezměněné genomy. V jiných případech se však kmeny přítomné po podání antibiotik geneticky lišily od těch na začátku, i když samotné množství bakterií se obnovilo. Starší analytické metody by tento rozdíl nejspíš vůbec nezachytily.
Stephen Nayfach, Fast and accurate metagenotyping of the human gut microbiome with GT-Pro, Nature Biotechnology (2021). DOI: 10.1038/s41587-021-01102-3
Morteza Roodgar et al, Longitudinal linked-read sequencing reveals ecological and evolutionary responses of a human gut microbiome during antibiotic treatment, Genome Research (2021). DOI: 10.1101/gr.265058.120
Zdroj: Gladstone Institutes / MedicalXpress.com
Poznámka PH: Četl jsem (zdroj: už-nevím-kde) v této souvislosti např. o bakterii Helicobacter pylori, dnes asi celkem podloženě viněné ze žaludečních vředů i rakoviny žaludku. Dle prezentovaného názoru se toto ale má týkat právě jen určitých kmenů, ty „hodné“ mohou být naopak i prospěšné. (Odhadem je u nás touto bakterií infikováno něco mezi třetinou až polovinou populace…)
Dobrý den,
mohu se zeptat, od kdy se druhy dále dělí na kmeny?
Já jsem se ve škole učil, že kmen je o několik hierarchických stupňů vyšší taxonomická jednotka, než druh, takže určitý bakteriální kmen obsahuje ohromné množství druhů, a nikoliv naopak, jak by vyplývalo z tohoto článku.
Předem děkuji za odpověď.
viz https://cs.wikipedia.org/wiki/Kmen_(biologie)
Velice oceňuji, že vědci potvrdili to k čemu jsem došel na základě logiky a co v praxi resp. ve svém jídelníčku již mnoho let dodržuji. Výsledek : Nemusím chodit k lékaři a navíc kupodivu se mi zlepšil zrak, což ale nemám zdůvodněné, ledaže by mikrobiom účinkoval na všechny orgány těla.