نفس البكتيريا - تأثير مختلف

قد يساعد الفحص الجديد لبكتيريا الميكروبيوم في تطوير طرق العلاج المستهدفة لمختلف الأمراض

لقد تم بالفعل ربط الميكروبيوم الموجود في جهازنا الهضمي - مجموعة البكتيريا التي نحملها في أمعائنا - بظواهر وأمراض مختلفة، من السمنة والسكري إلى أمراض القلب، فضلا عن الاضطرابات العصبية والسرطان. يركز جزء كبير من البحث في هذا المجال على الأنواع العديدة من البكتيريا التي تعيش في الميكروبيوم، بهدف فحص أي منها قد يكون متورطًا في أمراض مختلفة. لكن علماء معهد وايزمان للعلوم اختاروا دراسة هذا المجال بطريقة جديدة. وفي دراسة جديدة نشرت اليوم في مجلة نيتشر العلمية، تساءلوا: "ماذا لو كانت نفس البكتيريا تختلف من شخص لآخر؟"

ومن المعروف بالفعل أن التسلسل الجيني للبكتيريا، على عكس الجينوم لدينا، أكثر عرضة للتغييرات. يمكن أن تفقد البكتيريا بعضًا من جيناتها، أو تتبادل جيناتها مع كائنات دقيقة أخرى، أو تستقبل جينات جديدة من بيئتها. وبالتالي، فإن المقارنة التفصيلية لجينومات البكتيريا المتطابقة ظاهريًا ستكشف عن تسلسلات الحمض النووي التي تظهر في جينوم واحد ولكن ليس في جينومات أخرى، أو التسلسلات التي تظهر مرة واحدة في جينوم واحد وعدة مرات في جينومات أخرى. تسمى هذه الاختلافات "المتغيرات الهيكلية". وقد تتسبب المتغيرات البنيوية ــ حتى الأصغر منها ــ في ظهور اختلافات كبيرة في الطرق التي تتفاعل بها البكتيريا مع مضيفيها من البشر؛ على سبيل المثال، يمكن لأحد المتغيرات أن يحول بكتيريا صديقة إلى بكتيريا ممرضة، أو يمنحها مقاومة للمضادات الحيوية.

كان الأشخاص الذين يحتوي ميكروبيومهم على متغير معين في جينوم إحدى البكتيريا أنحف بمقدار ستة كيلوجرامات وكان خصرهم أضيق بمقدار أربعة سنتيمترات، في المتوسط، من الأشخاص الذين لديهم نفس البكتيريا - والتي لا تحتوي على نفس البديل.

قام الدكتور ديفيد زائيفي والدكتور تال كوريم، أولاً في مختبر البروفيسور إيران سيغال في معهد وايزمان للعلوم، ثم في مناصبهما الحالية في جامعتي روكفلر وكولومبيا، بتطوير خوارزميات تحدد بشكل منهجي المتغيرات الهيكلية في الميكروبيوم. بدأ الباحثون العمل على عينات من حوالي 900 إسرائيلي. وتمكنت من تحديد أكثر من 7,000 متغير. وبعد ذلك، وبالتعاون مع باحثين من جامعة جرونينجن بهولندا، بحثوا عن هذه المتغيرات في بكتيريا الأمعاء لدى مجموعة كبيرة من الأشخاص الهولنديين. تم العثور على معظم المتغيرات الهيكلية التي تم تحديدها في الأفراد الإسرائيليين أيضًا بين الهولنديين، على الرغم من الاختلافات في الوراثة ونمط الحياة بين مجموعتي الأشخاص.

ثم سأل الباحثون عما إذا كانت المتغيرات الهيكلية التي حددوها مرتبطة بالحالات الصحية أو المرضية. ووجدوا أكثر من 100 متغير من هذا القبيل، والتي كانت مرتبطة بعوامل خطر المرض. تم العثور على العديد من الروابط أيضًا في المجموعة الهولندية.

في إحدى الحالات، كان الأشخاص الذين يحتوي ميكروبيومهم على متغير معين في جينوم إحدى البكتيريا أنحف بمقدار ستة كيلوغرامات وكان لديهم خصور أضيق بمقدار أربعة سم، في المتوسط، من الأشخاص الذين لديهم نفس البكتيريا - والتي لا تحتوي على نفس البديل. وفي وقت لاحق، قام الباحثون بتحليل الجينات المشفرة في هذا البديل ووجدوا أنه يمنح البكتيريا القدرة المحتملة على تحويل بعض السكريات إلى مادة تسمى الزبدات. الزبدات عبارة عن حمض دهني صغير تنبعث منه رائحة الزبدة القديمة (اسمها مشتق من الكلمة اليونانية القديمة التي تعني "الزبدة")؛ على الرغم من الرائحة، فقد أثبتت الزبدات آثارًا مضادة للالتهابات وتأثيرًا إيجابيًا على عملية التمثيل الغذائي. ويقول العلماء إن هذه القدرة قد تساعد في تفسير الفرق في وزن الأشخاص الذين يحملون البكتيريا ذات المتغير الهيكلي وأولئك الذين لا يحملونها.

تشير النتائج إلى أن الطريقة التي طورتها مجموعة البحث يمكن استخدامها من قبل الباحثين في جهودهم لتحديد الروابط بين الميكروبيوم وصحتنا ومرضنا بطرق مهمة تفتقدها الطرق الأخرى. يقول الدكتور زئيفي: "إن الإمكانية الحقيقية لهذا النهج هي أنه يسمح لنا بالبحث عن الآليات الكامنة وراء العلاقات التي نحددها".

ويقدر البروفيسور سيجال أنه قد يكون هناك عشرات الآلاف من المتغيرات الهيكلية داخل الميكروبيوم في الأمعاء البشرية، وقد يكون للآلاف منها صلة بالأمراض وعوامل الخطر للأمراض. نظرًا لأن تكوين الميكروبيوم متورط في العديد من المتلازمات والاضطرابات المختلفة، فقد يكون لهذا البحث تأثير دائم على البحث عن علاجات أكثر استهدافًا للأمراض.