Вчені склали найбільш повний каталог вірусів, що населяють людський кишечник

Вчені склали найбільш повний каталог вірусів, що населяють людський кишечник
Владимир Медяник

Владимир Медяник

февраль 21, 2021

Дослідники з Великобританії отримали найповнішу на сьогодні колекцію кишкових бактеріофагів людини. Всього вдалося виявити понад 142 тисяч геномів вірусів, що вражають бактерії і археї, а також з’ясувати деякі їх особливості.

Віруси — найчисленніші біологічні об’єкти на нашій планеті. А чисельність бактеріофагів, також відомих як фаги — віруси, що заражають бактеріальні клітини і археї, — за оцінками вчених, становить 1031 частки. Вони сильно впливають на мікробні спільноти, діючи як вектори горизонтального переносу генів, які кодують допоміжні функції, корисні для видів бактерій-господарів.

Протягом десятиліть дослідники осягали фаги не так швидко, як хотілося, проте, завдяки появі високопродуктивної метагеноміки, з’явилася можливість виявити безпрецедентну кількість нових фагів. Так, несподіваним відкриттям стало те, що більшість фагових послідовностей не можна було віднести до якої-небудь відомої вірусної таксономії, встановленої Міжнародним комітетом з таксономії вірусів (ICTV).

Відомо, що фаги впливають на різні екосистеми, а з огляду на важливість складу і функцій мікробіома кишечника для здоров’я людини, все більша увага стали приділяти фагів, що населяють цей орган. Дисбаланс в сукупності бактерій призводить до розвитку безлічі захворювань і складних станів, таким як алергії і ожиріння. Однак до сих пір ми знали відносно мало про роль, яку відіграють кишкові бактерії і бактеріофаги в здоров’я і хвороби людини.

Вчені з Лабораторії взаємодії господаря і мікробіоти при Інституті Сенгера і Європейського інституту біоінформатики (Великобританія), застосувавши метод секвенування ДНК, склали каталог біорізноманіття вірусних видів, виявлених в 28 060 наборах геномів людського кишечника, зібраних в 28 різних країнах на шести континентах (Африка, Азія , Європа, Північна Америка, Південна Америка і Океанія), і 2898 геномах бактеріальних ізолятів, які виростили з цього органу черевної порожнини. Результати їхньої праці представлені в журналі Cell, передає Naked Science.

Вчені виявили 142 809 геномів фагів, що мешкають в кишечнику людини, більше половини з яких ніколи раніше не зустрічалися. Вірусне розмаїття виявилося найвищим серед такого типу бактерій, як фірмікути. У той же час близько 36% вірусних кластерів не обмежувалися одним видом, створюючи мережі потоків генів між філогенетично різними видами бактерій.

Серед десятків тисяч вірусів вчені ідентифікували і нову широко поширену кладу фагів з характеристиками, що нагадують бактеріофаг crAssphage, виявлений в 2014 році в стічних водах багатьох країн. Цю групу, заражаючих грамнегативних анаеробних паличковидних бактерій родини Bacteroidaceae, назвали губафагом. І, як вважають фахівці, у неї і crAssphage — загальний предок.

«Ми також спостерігали чіткий поділ між фагом жителів Північної Америки, Європи та Азії і зразками з Африки і Південної Америки. Цікаво, що патерни фагеома (сукупність послідовностей всіх фагів геномів в зразку. — Прим. Ред.) корелювали з важливими відмінностями в способі життя людини. А фаги, виявлені в міських зразках, виявилися націлені на бактероїди, але не на бактерії сімейства Prevotellaceae, тоді як у сільській місцевості зразках з Перу, Танзанії, Мадагаскару і Фіджі містилися фаги з діапазоном господарів, націлених на Prevotellaceae замість Bacteroides», — розповіли вчені.

За їх словами, вийшов високоякісний великомасштабний каталог геномів фагів поліпшить майбутні дослідження Віром — вірусної складової мікробіома кишечника — і зробить можливим екологічний і еволюційний аналіз бактеріофагів кишечника людини.

«Необхідно пам’ятати, що не всі віруси шкідливі: вони являють собою невід’ємний компонент екосистеми кишечника. Більшість вірусів, які ми виявили, мають ДНК в якості генетичного матеріалу, тобто відрізняються від відомих патогенів, таких як коронавірус SARS-CoV-2 або вірус Зика, що представляють собою РНК-віруси. По-друге наші зразки були отримані в основному від здорових людей, які не мають будь-яких конкретних захворювань», — пояснив доктор Олександр Алмейда, один з авторів дослідження.