APOLLO: 247 000 виртуални бактерии ще помогнат за разкриването на тайните на нашите тела

Екип от Университета в Голуей, Ирландия е създал уникална цифрова библиотека, наречена APOLLO, в която са събрани повече от 247 000 компютърни модела на бактерии. Тази колекция, която няма аналог в света ще даде възможност да се изучава човешкият микробиом, без да се прибягва до продължителни лабораторни експерименти. Ръководител на проекта е професор Инес Тиле, водещ изследовател в Ирландския център за микробиоми APC към Университетския колеж в Корк.

Всеки дигитален модел показва как точно живее и функционира определена бактерия: как превръща хранителните вещества в енергия и какви вещества произвежда – точно тези, които влияят на телата ни.

Учените са моделирали и 14 451 бактериални общности въз основа на реални проби, събрани от хора на различна възраст от всички континенти.

Микробиомът е жива система, която е дом на бактерии, вируси и хиляди други микроорганизми. Те не просто съществуват вътре в нас, а постоянно влияят на здравето ни: предпазват ни от болести, помагат ни да усвояваме храната и дори определят настроението ни. Учените отдавна знаят за връзката между състоянието на микробиома и много хронични заболявания. Сега APOLLO ще ни помогне да определим точно какви вещества произвеждат нашите малки съседи – както опасни за нервната система токсини, така и полезни молекули.

Особено интересно е да се проучи как функционират бактериите в червата. С помощта на компютърни симулации ще можем да видим какви химически сигнали изпращат микробите към мозъка и как това влияе на нашето благосъстояние.

Например, съществува хипотеза, че ако съставът на чревната микрофлора е нарушен, съществува повишен риск от развитие на болестта на Паркинсон. Сега, с помощта на APOLLO изследователите ще проучат по-подробно тези фини връзки и вероятно ще създадат нови диагностични инструменти.

Цифровите технологии променят из основи работата на микробиолозите. В миналото те трябваше да чакат със седмици бактериалните култури да се развият в лабораторията при трудни условия. Сега всяка идея може да бъде тествана на компютър в рамките на няколко часа. Освен това изследователи от различни държави могат да работят едновременно с едни и същи данни и да намират по-бързо отговори на сложни въпроси.

Новият подход вече дава конкретни резултати. Например, учените са успели да открият нови потенциални връзки между микробиома и болестта на Крон. Чрез виртуални експерименти те са успели да идентифицират специфични метаболитни маркери, характерни за тази диагноза. Въз основа на тази информация могат да бъдат разработени нови начини за откриване и наблюдение на първите симптоми. Ще бъде възможно не само да се диагностицира заболяването в ранните му стадии, но и да се проследява по-точно как пациентът реагира на терапията.

Програмата ще помогне също така да се разбере как се променя микрофлората при недохранените деца. Това е от решаващо значение за глобалните здравни програми, които се опитват да се справят с глада. Като знаят кои бактерии и техните метаболити са свързани с недохранването, лекарите ще могат по-ефективно да коригират храненето и да предписват правилните пробиотици.

Микробите не се ограничават само до червата – те живеят в устата, по кожата и в много други части на тялото. Базата данни обхваща всички тези екосистеми и показва как съставът на микрофлората се различава при хората в различните региони на света.

Особено внимание е отделено на народите, живеещи извън западната цивилизация. Всъщност в тези общности са открити уникални бактериални профили, които могат да обяснят тяхната устойчивост към някои заболявания.