Разбираем мир микробиологии по кусочкам
Маленькие животные и важные выводы-плюсы и минусы модели HMA.
Испробовав множество методов, ученые до сих не могу определить существующую связь между микроорганизмами микробиома и болезнями. В попытках объяснить это взаимодействие, исследователи начали использовать модели HMA в своих экспериментах.
Модели HMA – это мыши, выращенные в стерильной среде, которые получают фекальный трансплантат от пациентов с хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта и/или здоровых добровольцев. Если заболевание проявляется у грызунов после пересадки трансплантата от больного пациента, ученые могут сделать вывод, что существует некая связь. К сожалению, этот метод не стандартизирован, и получить больше информации пока не возможно. Walter и его коллеги изучили плюсы и минусы этого метода в систематическом обзоре 38 исследований.
Ниже представлен список плюсов использования модели HMA:
- Возможность получить представление о механизмах развития патологий у мышей после пересадки трансплантата. Одновременно с этим, этот метод дает возможность контролировать лабораторные условия эксперимента;
- Возможность сравнить реакцию мыши, которая получила трансплантат от здорового добровольца, с реакцией другого грызуна на трансплантат от больного пациента;
- Возможность использования технологии секвенирования метагенома (изучение всего генома) для отслеживания развития микроорганизмов после пересадки, и определения появляющихся различий в составе микробиома кишечника.
Эта модель должна позволить исследователям изучить связь между микробиомом и проявлением болезней. Тем не менее, Walter подчеркивает существующие ограничения, связанные с использованием этой модели, и предлагает возможные способы по ее улучшению.
- Важно убедиться, что целостность микробиома, полученная от донора, не будет нарушена во время эксперимента
Микробы, взятые от людей-доноров, не всегда успешно колонизируют желудочно-кишечный тракт реципиентов-грызунов. Таксоны, успешно колонизирующие новую среду, закладывают основу для совершенно нового состава микробиоты. Несмотря на то, что в процессе эксперимента авторы исследования частично нарушили целостность пересаженного микробиома, они все равно смогли обнаружить связь между микробиомом и проявлением болезни. Чтобы улучшить эту модель, важно выяснить, правильно ли образовавшийся микробиом у грызунов отображает микробиом человека-донора.
- Животные модели
Исследования показывают, что микробиом кишечника играет важную роль в развитии как иммунной, так и нервной системы. Учитывая, что эти мыши были выращены в стерильной среде, они более подвержены иммунологическим и неврологическим заболеваниям. Более того, иммунная система грызунов отличается от человеческой. Поэтому, при изучении связи между микробиомом и аутоиммунными заболеваниями человека, модель с использованием мышей не является самой идеальной и точной. Эта проблема может быть решена, если грызуны будут выращены с человеческими иммунными клетками (вместо подсаживания человеческого микрибиома), или если будут использованы другие животные, чьи иммунные системы более схожи с человеческими (например, обезьяны или свиньи).
- Маленькая группа тестируемых людей-доноров может не точно отобразить особенности генома
Методика и процесс проведения экспериментов с моделями HMA могут сильно различаться в зависимости от цели эксперимента (иными словами, этот эксперимент не стандартизирован). Как отпечаток пальца, микробиом каждого человека уникален. Несмотря на факт уникальности, существуют исследования, в которых образцы всех доноров были объединены. Это привело к смешению генов и присутствующих индивидуальных особенностей, которые различают одного донора от другого. Смешение приводит к тому, что некоторые важные признаки, как к примеру те что отвечают за гетерогенные болезни, могут быть потеряны. Важно убедиться, что существует достаточное количество доноров, чтобы точно определить существующие биологические вариации в геноме.
- Цифры имеют большое значение
Со статистической точки зрения, исследователю важно брать во внимание последствия объединения доноров в один эксперимент. Если в эксперименте присутствует больше мышей (реципиентов), чем людей (доноров), результаты эксперимента будут не пропорциональны. Например, если только несколько человек с болезнью имеют значительное количество неблагоприятных бактерий А, при объединении доноров, результаты эксперимента покажут, что все люди с признаками болезни должны иметь значительное количество бактерий А. Наиболее статистически точными являются те результаты, в которых присутствует одинаковое количество доноров и реципиентов.
В конечном итоге, модель HMA с использованием мышей как реципиентов, не является единственным подходом к изучению связи между болезнями и микробиомом. Одним из новых методов исследования является использование усовершенствованных статистических моделей, которые успешно определяют эту связь. Совместное использование этих методов и стандартизация моделей HMA обещает преподнести интересные результаты в будущем.
Перевод был сделан Марией Мартыновой
micro-bites.org 