دانشمندان ارتباطی بین ویژگی‌های ژنتیکی باکتری‌های روده و پیری شناسایی کرده‌اند

به گزارش مجله خبری نگار، سن یک فرد نه تنها در ترکیب میکروبیوتای روده، بلکه در ویژگی‌های ژنتیکی باکتری‌هایی که در آن ساکن هستند نیز می‌تواند منعکس شود. حتی میکروارگانیسم‌های درون یک گونه می‌توانند در سطح نواحی DNA فردی متفاوت باشند و این تغییرات ممکن است با ویژگی‌های فردی مرتبط باشند. یک مطالعه جدید چنین روابطی را کشف کرده و نشان داده است که کدام عملکرد‌های باکتریایی ممکن است برای مطالعه پیری مرتبط باشند. ایزوستیا در مورد یافته‌های دانشمندان گزارش می‌دهد.

تفاوت‌های ژنتیکی در میکروبیوم

محققان داده‌های ۱۰۷۸۱ نفر از شش گروه مستقل را تجزیه و تحلیل کردند. آنها در مجموع ۱۱۸۳۱ نمونه میکروبیوتای روده را بررسی کردند و ویژگی‌های ژنتیکی باکتری‌ها را با ۲۴۴ ویژگی سلامتی و عوامل محیطی مقایسه کردند. در نتیجه، دانشمندان تقریباً ۱۲.۸ میلیون گونه تک نوکلئوتیدی (SNP) - تغییرات در "حروف" منفرد در DNA میکروبی - را شناسایی کردند.

مطالعه‌ای که در مجله نیچر منتشر شد، ۹۴۰ ارتباط مستقل بین گونه‌های ژنتیکی باکتریایی و ۶۹ ویژگی انسانی را نشان داد. این موارد شامل سن، جنسیت و شاخص‌های سلامت قلبی عروقی و متابولیک بود. نویسندگان خاطرنشان می‌کنند که تجزیه و تحلیل در سطح گونه‌های ژنتیکی فردی به شناسایی تفاوت‌هایی کمک می‌کند که ممکن است هنگام بررسی تنها گونه‌ها و تعداد میکروارگانیسم‌ها، ناشناخته باقی بمانند.

محققان بیشترین تعداد ارتباطات ژنتیکی را به طور خاص برای سن یافتند. ۹۹ سیگنال مستقل با سن مرتبط بودند که بر ۸۱۱۷ گونه ژنتیکی در ۴۲ گونه باکتریایی تأثیر می‌گذارند. قابل توجه‌ترین نمونه مربوط به میکروارگانیسم Faecalibacterium prausnitzii بود - پنج گونه در ژن sarA_۲ که بر ساختار پروتئینی که بخشی از کمپلکس انتقال است تأثیر می‌گذارند.

افرادی که نمونه‌های آنها حاوی یکی از انواع مرتبط با سن بود، میانگین سنی تقریباً ۴.۹ سال بیشتر از افراد بدون آن داشتند. دانشمندان فرض کردند که این تغییرات ممکن است بر انتقال گلوتاتیون، ماده‌ای با خواص آنتی‌اکسیدانی که به محافظت از سلول‌ها در برابر استرس اکسیداتیو کمک می‌کند، تأثیر بگذارد. با این حال، این فقط یک توضیح احتمالی در حال حاضر است: محققان به جای آزمایش مکانیسم در آزمایش‌های انسانی، ساختار پروتئین را مطالعه کرده و تعامل آن با گلوتاتیون را مدل‌سازی کردند.

این تیم همچنین یک مدل یادگیری ماشینی را برای تعیین سن تقویمی بر اساس داده‌های ژنتیکی باکتری‌های روده آموزش داد. در نمونه‌های مستقل، این مدل بین ۱۲.۸ تا ۴۲ درصد از تغییرات سنی را توضیح داد. این نشان دهنده‌ی پتانسیل آموزنده بودن میکروبیوم است، اما به این معنی نیست که می‌تواند سن بیولوژیکی فرد را به طور دقیق تعیین کند.

یکی از ویژگی‌های کلیدی این مطالعه این است که بخش قابل توجهی از ارتباطات شناسایی‌شده با تغییرات قابل توجهی در فراوانی باکتری‌های مربوطه همراه نبودند. به گفته نویسندگان، در ۶۵.۷۴٪ موارد، سیگنال‌های مستقلی که انواع ژنتیکی باکتری‌ها را به ویژگی‌های انسانی مرتبط می‌کنند، با ارتباط آماری معنی‌داری با فراوانی گونه‌های مربوطه همراه نبودند.

این بدان معناست که دو نفر ممکن است مجموعه مشابهی از میکروارگانیسم‌های روده داشته باشند، اما باکتری‌های درون یک گونه از نظر ژنتیکی متفاوت باشند. این تفاوت‌ها می‌توانند به طور بالقوه بر عملکرد پروتئین و سایر عملکرد‌های میکروبی تأثیر بگذارند. بنابراین، شمارش گونه‌ها و تخمین فراوانی آنها همیشه تصویر کاملی از میکروبیوم ارائه نمی‌دهد.

نویسندگان همچنین ساختار پروتئین‌های تحت تأثیر تغییرات ژنتیکی را مطالعه کردند. به طور خاص، آنها گونه‌هایی را که در مناطقی مهم برای اتصال مولکول یا تعاملات پروتئینی قرار دارند، شناسایی کردند. این رویکرد به تدوین فرضیه‌هایی در مورد عملکرد‌های احتمالی باکتری‌ها کمک می‌کند که می‌توانند در آزمایش‌های بیشتر آزمایش شوند.

آیا میکروبیوم می‌تواند در مورد پیری به ما اطلاعات بدهد؟

نتایج به‌دست‌آمده ثابت نمی‌کند که تغییرات ژنتیکی در باکتری‌های روده باعث پیری یا تسریع آن می‌شوند. این مطالعه همبستگی‌های آماری را شناسایی کرد، اما جهت تأثیر را مشخص نکرد. به عنوان مثال، تغییرات مرتبط با سن در بدن ممکن است شرایطی را ایجاد کند که در آن انواع خاصی از میکروبیوم شایع‌تر از سایرین باشند. تأثیر عوامل اضافی مرتبط با وضعیت سلامت و ترکیب میکروبیوتا را نمی‌توان رد کرد.

گام بعدی، آزمایش مکانیسم‌های پیشنهادی و مطالعه‌ی چگونگی تأثیر انواع ژنتیکی خاص بر عملکرد باکتری‌ها خواهد بود. این امر مستلزم تحقیقات بیشتر، از جمله مطالعات تجربی، است. در حال حاضر، نتایج این مطالعه، منبعی برای مطالعه‌ی بیشتر تعامل بین میکروبیوم و بدن انسان است، نه ابزاری آماده برای تشخیص سن یا ارزیابی خطرات سلامتی فردی.