Быстрый анализ микробиоты на уровне одной клетки стал возможен

Биофизики из RIKEN разработали метод для работы с одной клеткой, который может быстро классифицировать сотни тысяч бактерий по видам. Этот инструмент обещает быть неоценимым для изучения того, как микробы кишечника, кожи, океана и почвы меняются в зависимости от условий.

Сейчас наблюдается взрыв интереса к критической роли кишечных бактерий в здоровье и болезнях. Однако существующие методы классификации бактерий по видам дают лишь очень приблизительные результаты.

Команда Кацуйуки Широучи из Центра динамических исследований биосистем RIKEN разработала метод, который может точно и быстро охарактеризовать сообщества, состоящие из сотен тысяч бактерий, на уровне одной клетки. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Метод включает инкапсуляцию отдельных бактерий в водно-масляные капли и маркировку участка бактериальной ДНК, кодирующего 16S рибосомную РНК (рРНК), уникальным ДНК-штрихкодом. Этот штрихкод «считывается» при секвенировании, что позволяет идентифицировать отдельные бактерии. Поскольку каждый вид бактерий имеет свою уникальную 16S рРНК, метод может определить количество бактерий конкретного вида.

Команда продемонстрировала возможности метода, изучив, как диета с дефицитом витамина А влияет на кишечную микробиоту мышей. Они подсчитали бактерии в дистальном отделе слепой кишки (вход в толстый кишечник) у мышей на диете без витамина А и у контрольной группы. Результаты показали, что значительно изменилось количество только одного вида бактерий.

«Мы насчитали более 200 различных видов бактерий в слепой кишке, но количество изменилось значительно только у одного вида, — говорит Широучи. — Это говорит о том, что наш метод может обнаруживать изменения всего у одного вида бактерий».

Учёный видит потенциал метода для оценки эффектов новых бактериальных терапий на микробиом кишечника. «Если бы мы знали, что этот вид бактерий полезен для решения конкретной проблемы со здоровьем, врачи могли бы его назначать, но до сих пор не было возможности точно измерить изменение количества клеток в микробиоме кишечника», — объясняет Широучи.

Теперь команда планирует применить свой метод к другим бактериальным сообществам, помимо кишечных. «Мы можем использовать его для измерения микробиоты из почвы, моря, атмосферы и кожи», — отмечает он.