Af Jef Akst , 24 Oktober 2013

- Forskere finder stærke sammenhænge mellem sammensætningen af ​​den menneskelige mikrobiom og genetiske variationer i immunrelaterede signalveje.

Scouring de genomer og kropsdækkende mikrobielle samfund af 93 mennesker, har forskere opdaget en sammenhæng mellem sammensætningen af ​​mikrobiom og den genetiske variation i blandt andet medfødt immunitet. Forskningen blev præsenteret af genetiker Ran Blekhmantoday fra University of Minnesota  (oktober 24) på American Society of Human Genetics årlige  2013-møde i Boston.

“Det er cool stuff “, skrev Lita Proctor fra National Human Genome Research Institute  i en e- mail til avisen The Scientist. “Denne undersøgelse er en af ​​de første, der dokumenterer forholdet mellem mikrobiomens sammensætning og det humane genom. ”

Andre forskere har knyttet specifikke genvarianter til ændringer i den menneskelige microbiome, heriblandt George Weinstock  fra The Genome Institute ved Washington University, hvis arbejde har vist, at værtsmikrobe interaktioner påvirkes af gener involveret i medicinmetabolisme. Denne undersøgelse kan dog meget vel være det første genom-dækkende søgen efter sådanne varianter i mennesker , og ” den genetiske variation i mus repræsenterer ikke genetisk variation , der udskiller i humane populationer ” Blekhman noteret.

Mens han arbejdede som postdoc i Andrew Clark laboratorium på Cornell University , vidste Blekhman vidste at sammensætningen af ​​microbiome var knyttet til forskellige sygdomme , såsom diabetes , og at disse sygdomme også blevet vist at have en genetisk komponent . Så han var nysgerrig efter at lære, hvordan microbiome er forbundet til generne af værten.

For at besvare dette spørgsmål, vendte han og hans kolleger sig til Human Microbiome Project, ledet af Proctor , som har produceret offentligt tilgængelige data om den enkeltes mikrobiom fra 15 forskellige steder på kroppen, herunder tarm, hud og mund. Sammensætningen af ​​mikrobiomer var blevet bestemt ved metagenomisk shotgun sekventering – sekvensbestemmelse af hele det genetiske materiale i en prøve – så i tillæg til bakteriel DNA , var projektet også indsamlet og sekventeret bits værtsgenomet . Normalt er disse værtsdata simpelthen kastet til side, men efter aligning til værten genom , “vi kan faktisk få temmelig god genom – bred dækning, ” Blekhman sagt -om 10 gange dækning af hele værtsgenomet .

Teamet først set for den samlede korrelationer mellem vært genetiske variation og microbiome sammensætning , finde ” temmelig signifikante sammenhænge ” i 10 af de 15 steder på kroppen . ” Personer med flere lignende genomer har flere lignende microbiomes , ” Blekhman sagt. Men uden at kontrollere for potentielle konfoundere , som kost, kunne forskerne ikke være sikker på, om korrelationerne var virkelig et resultat af genetik, eller hvis de var påvirket af miljøfaktorer. Så næste skridt var strengere analyse for at lede efter sammenhænge mellem enkelt nukleotid polymorfier ( SNP) og microbiome sammensætning .

Forskerne har kortlagt hundredvis af korrelationer i de millioner af SNP’er,  de kiggede på, men der var en anden bekymring. ” Typisk tager det tusinder af emner for at opnå statistisk styrke i et GWAS eller andre genom-dækkende analyser. . .  Jeg er lidt overrasket over, at de føler, de kan drage en konklusion baseret på 93 forsøgspersoner , ” skrev Weinstock i en e- mail.

I erkendelse af denne mangel, søgte Blekhman og hans kolleger om mere overordnede korrelationer i veje, hvor korrelerede SNPs blev fundet . ” For enhver given SNP , er det svært for mig at sige med sikkerhed det ene er virkelig korreleret med microbiome og betydelige, ” sagde han. “Men hvis vi tager nok af dem, korreleret SNPs og gøre denne vej analyse , er der sandsynligvis en mindre effekt for disse falske positiver. ”

Og på niveau med biologiske veje , har forskerne finde nogle interessante tendenser. “Den største resultat, vi har, er at en masse af disse signalveje er involveret i immunitet , ” har Blekhman sagt. ” [ Det lader til, at ] vært genetiske variation og immunitet -relaterede veje og gener måske kunne styre strukturen af ​​microbiome . ”

” Det menneskelige immunsystem er nok den vigtigste komponent i det menneskelige genom, der interagerer med den menneskelige mikrobiom , ” Proctor sagde. ” Denne form for undersøgelse er afgørende, hvis vi skal forstå den evolutionære baggrund af mikrobiomet – genomforholdet og dets rolle i sundhed og sygdom.”

Holdet har også identificeret nogle cancerrelaterede signalveje, der synes at korrelere med microbiomens sammensætning. Nu i sit eget laboratorium ved University of Minnesota, undersøger Blekhman forholdet mellem værtsgenetik, tarmens mikrobiom og modtageligheden for tyktarmskræft:”Man kan sige, at hvis du har en bestemt genvariant, har du måske ikke kræft , og hvis du har et specifikt bakterie, har du måske ikke har kræft, men hvis du har begge dele, kan det øge din modtagelighed for sygdommen.”

Kilde: The Scientist

Foto: Immunceller omgiver hårsækkene i musehud og disse hårsække er hjemsted for en bred vifte af gavnlige bakterier. Kilde: Flickr, NIAID