Геномные «пинцеты» открывают новую эру точности в исследованиях микробиома
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Methods, учёные из Медицинской школы Икан на горе Синай представили метод mEnrich-seq, призванный значительно повысить специфичность и эффективность изучения микробиомов — сложных сообществ микроорганизмов в теле человека. Статья озаглавлена «mEnrich-seq: метилирование-направленное обогащение секвенирования таксонов бактерий, представляющих интерес, из микробиома».
Принцип работы mEnrich-seq
Микробиомы играют ключевую роль в здоровье человека. Однако во многих случаях исследователям нужно изучить лишь определённые типы бактерий в образце, а не все присутствующие.
«Представьте, что вам нужно изучить один конкретный тип бактерий в сложной среде. Это как искать иголку в стоге сена», — говорит профессор Ганг Фан, старший автор исследования. «mEnrich-seq по сути даёт исследователям "умный пинцет", чтобы подцепить нужную "иголку"».
После «извлечения» можно собрать геном(ы) целевых бактерий для изучения.
Новый метод устраняет технологический пробел: ранее требовалось выделять конкретные штаммы с помощью селективных питательных сред — процесс трудоёмкий и работающий не для всех бактерий. mEnrich-seq позволяет напрямую восстановить геном(ы) бактерий из образца микробиома без культивирования.
Метод эффективно отличает целевые бактерии от фона, используя «секретные коды» на бактериальной ДНК — естественные метки метилирования, которые бактерии используют как часть своей иммунной системы.
Возможности применения
Появление mEnrich-seq открывает новые горизонты:
- Экономичность: Более доступный подход для крупномасштабных исследований.
- Универсальность: Метод может быть нацелен на широкий спектр бактерий.
- Медицинские перспективы: Позволяет проводить более целенаправленные исследования, что может ускорить разработку диагностических инструментов и методов лечения.
«Один из самых захватывающих аспектов mEnrich-seq — его потенциал выявлять ранее упущенные детали, например, гены устойчивости к антибиотикам, которые традиционные методы секвенирования не могли обнаружить из-за недостаточной чувствительности», — добавил доктор Фан.
В исследовании метод был успешно применён в трёх случаях:
- Прямая реконструкция геномов патогенной E. coli из образцов мочи пациентов с инфекциями мочевыводящих путей для анализа генов устойчивости к антибиотикам.
- Селективное конструирование геномов Akkermansia muciniphila — бактерии, полезной при ожирении, диабете и в ответе на иммунотерапию рака. Поскольку эту бактерию трудно культивировать, mEnrich-seq становится ценным инструментом для её изучения.
Будущее метода
Команда планирует усовершенствовать mEnrich-seq, чтобы повысить его эффективность и расширить спектр применения. Также запланировано сотрудничество с клиницистами для проверки полезности метода в реальных условиях.
«Мы представляем mEnrich-seq как чувствительный и универсальный инструмент для будущих исследований микробиома и клинического применения», — заключил доктор Фан.