Saluta alcuni residenti del tuo corpo: Mycobacterium chelonae batteri. Sono la flora normale nell'intestino e nelle vie respiratorie degli esseri umani e di altri animali. Raramente causano infezioni intestinali o polmonari, ma possono causare infezioni locali. © Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie/Libreria fotografica scientifica/Corbis Dalle infezioni da stafilococco alla polmonite, mal di gola alle infezioni del tratto urinario, non possiamo fare a meno di sentire che i batteri intorno a noi sono invasori alieni, progettato per ferire, mutilarci o ucciderci. E se la guerra batteriologica è stata ufficialmente dichiarata, non dobbiamo fare altro che distruggere le nostre pellicole batteriche, creando un mondo di pace sterile attraverso Purell.
Solo un problema. Siamo i microbi che stiamo combattendo.
I nostri microbioma -- la collezione di microbi e il loro materiale genetico che vive dentro e sul corpo -- è così piena di batteri, virus e persino funghi che le nostre cellule umane costituiscono solo il 10 percento delle cellule del nostro corpo [fonte:Yang]. Se sei rimasto senza fiato nell'apprenderlo Escherichia coli ceppi vivono sul bancone della tua cucina, sarai davvero arrabbiato quando ti renderai conto che anche loro vivono felicemente nel tuo intestino. Se ti senti schizzinoso riguardo alle culture dal vivo di Lactobacillus nel tuo yogurt, probabilmente non sarai felice di sapere che c'è una fiorente popolazione che colonizza la tua vagina (o quella di qualcuno vicino e caro a te).
Ma anche con l'enorme densità e importanza del nostro microbioma, ne sappiamo davvero poco. Mentre siamo consapevoli che qualcosa come un'abbondanza di batteri Clostridium difficile nell'intestino può causare problemi di salute fatali, non siamo sicuri di come sia un intestino sano. Di conseguenza, gli scienziati stanno cercando non solo di determinare come i nostri amici microbici possono aiutarci o danneggiarci, ma anche per stabilire una linea di base per un normale microbioma. Proprio come il Progetto Genoma Umano che ha mappato la totalità dei geni umani, lo Human Microbiome Project sta cercando di identificare l'intero nostro paesaggio microbico.
E questi microbi non sono solo dei parassiti. Stiamo ospitando più batteri della nostra stessa carne, sangue, muscolo - lo chiami. Certo, le cellule microbiche sono in realtà da un decimo a un centesimo delle dimensioni di una cellula umana, quindi non è che stiamo portando in giro un sacco di peso extra ... giusto [fonte:Kolata]? No, stiamo tutti barcollando intorno a un sostanziale da 2 a 5 libbre (da 0,9 a 2,3 chilogrammi) di batteri anche sul corpo più magro (o più pulito?). (La dieta antibatterica di Hollywood è sicuramente in arrivo.)
Quindi raccogli i tuoi batteri, i tuoi funghi, i tuoi archaea e protozoi accanto al fuoco per scoprire come funziona il Progetto Microbioma Umano.
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La maggior parte delle persone non presta molta attenzione ai virus finché non si ammala, ma molti virus diversi sono parte integrante della tua comunità microbica personale. Sebastian Kaulitzki/iStock/Thinkstock Prima di lanciarci nel Progetto Microbioma Umano, rivediamo cosa stanno studiando questi scienziati. Microbo è una di quelle parole che ascoltiamo e saltiamo allegramente, pensando che sia solo un toccasana per qualcosa di piccolo e vagamente batterico. Quale, si scopre, è un po' preciso.
Mentre i batteri costituiscono certamente una gran parte del nostro microbioma, alcuni altri microbi meno conosciuti compongono la nostra festa microbica, pure. Prendere archea , che sono così simili ai batteri che, per molto tempo, gli scienziati hanno appena pensato che fossero batteri. Non così. In realtà hanno diversi amminoacidi e zuccheri e una diversa struttura genetica. Una volta pensato per risiedere solo in ambienti estremi, archaea sono stati trovati nell'orale, mucose intestinali e vaginali dell'uomo.
Allora hai protozoi , che a volte chiamiamo "germi" perché alcuni tipi possono causare dissenteria o malaria, ma sono un po' più grandi dei batteri. E non dimentichiamo il fungo tra di noi, che può coprire la pelle senza molte conseguenze o spostarsi nel territorio dell'infezione. virus fanno anche parte del nostro microbioma, ma non pensare che stiano solo aspettando pigramente che le mani sporche ti diano il raffreddore.
Infatti, i nostri microbi in gran parte non sono pigri ospiti che chiedono un passaggio al nostro corpo. Potrebbero essere più appropriatamente paragonati al personale ben gestito di una tenuta favolosa. Ad esempio, una delle funzioni più importanti dei virus nel microbioma è quella di infettare i batteri, cambiando il modo in cui funzionano i batteri o quanto ce n'è. Quindi è utile pensare che i virus lavorino con (o contro) la funzione batterica nel nostro corpo [fonte:Williams].
Quando si soffre di raffreddore e si inveisce contro i germi, ricorda che senza microbi non potresti mangiare o respirare. Pur non essendo sul corpo, i batteri fotosintetici nell'acqua producono metà del nostro ossigeno [fonte:University of Utah]. I microbi impacchettano il nostro sistema per aiutare la digestione e sintetizzare vitamine, e potresti essere entusiasta di riferire alla tua prossima cena che metà delle tue feci non è cibo avanzato ma biomassa microbica che viene rapidamente reintegrata nel tuo intestino [fonte:Kolata]. Quelli buoni respingono l'infezione o i microbi che causano malattie e rafforzano il nostro sistema immunitario, e - come stiamo imparando per gentile concessione dello Human Microbiome Project - fai molto di più.
Quindi ora che sappiamo cosa stiamo studiando, entriamo nello stesso Progetto Microbioma Umano. Finanziato attraverso il National Institutes of Health degli Stati Uniti, la prima fase era prevista per un programma di cinque anni e includeva il prelievo di campioni dal microbioma umano e lo sviluppo di un set di riferimento di sequenze del genoma microbico (l'obiettivo era 3, 000 sequenze). La seconda fase (2013-2015) prevede lo sviluppo di una sorta di catalogo di set di dati sul microbioma per aiutare la comunità scientifica a ricercare e studiare malattie e salute. Hanno anche il più ampio, compito impegnativo di indagare la connessione tra la comunità microbica di una persona e varie malattie e condizioni.
Perché non è stato fatto prima? La tecnologia non esisteva. Non c'era davvero un modo per gli scienziati di studiare i residenti del microbioma perché non potevano essere coltivati o isolati in un ambiente di laboratorio. Ma con l'avanzare del sequenziamento del DNA e della tecnologia, gli scienziati erano ora in grado di isolare il materiale genetico dalle comunità microbiche senza bisogno di coltivarle [fonte:NIH]. E così il progetto è iniziato nel 2007 con un budget di 170 milioni di dollari e un compito abbastanza semplice:prelevare campioni da un numero sufficiente di persone sane per determinare una linea di base o un quadro di ciò che comporta un microbioma umano.
La prima fase è iniziata con il reclutamento di volontari considerati "sani". Non è stato facile:sono stati introdotti 600 soggetti tra i 18 e i 40 anni, ma dopo esami rigorosi (per cose come carie e infezioni da lieviti, nonché per la salute generale), più della metà è stata respinta. Duecentoquarantadue soggetti di Houston, Texas, e San Luigi, Mo., finalmente soddisfatto i criteri, e sono stati i fortunati ad essere stati tamponati in più posti più volte, e poi far sequenziare il loro bioma da più di 200 scienziati in 80 diverse istituzioni [fonte:Kolata].
Ogni uomo è stato campionato in 15 posti, e ogni donna su 18 (per tenere conto dell'ambiente microbico della vagina), ciascuno fino a tre volte in due anni. I campioni includevano aree dell'intestino (prelevate dalle feci), il naso, e più punti in bocca e sulla pelle.
Nel corso dello studio, più di 11, sono stati ottenuti 000 campioni, e gli scienziati sono stati in grado di sequenziare parte del materiale RNA per identificare i microbi, oltre a determinare la dimensione della popolazione [fonte:Baylor College of Medicine]. Finora, 800 dei campioni hanno attraversato un'intera sequenza del genoma [fonte:Baylor College of Medicine]. Il progetto ha generato ben 3,5 trilioni di byte di dati, che è mille volte più del Progetto Genoma Umano [fonte:Baylor College of Medicine].
Il finanziamento del Fondo comune del National Institutes of Health è stato utilizzato fino al 2013, ma il progetto ha poi iniziato a finanziarsi attraverso 16 istituti NIH partecipanti [fonte:Mole]. Gli scienziati stanno ancora stabilendo protocolli di campionamento più severi, e cercando di trovare una base di supporto tecnico e risorse.
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Con i trilioni e trilioni di byte di dati generati dal Progetto Microbioma Umano, puoi scommettere che i risultati non sono difficili da trovare. Una delle prime - e più scioccanti - scoperte è stata quella basata sul contenuto genetico dei campioni, potrebbero esserci quasi 8 milioni di geni microbici unici nel corpo degli adulti studiati. È centinaia di volte di più di quanto il genoma umano contribuisca al corpo [fonte:Yang]. Hanno anche scoperto che anche queste persone sane avevano microbi che potevano causare problemi in un sistema immunitario indebolito, ma sembrava felice di uscire innocuo nella maggior parte dei casi. Ciò significa che i batteri come stafilococco e E. coli sono presenti nelle persone normali, ma non necessariamente presentano un'infezione.
Ancora più interessante:nessun microbo era presente in ogni persona, il che sembra anche implicare che non esiste un microbioma "normale". Hanno anche scoperto che i microbi erano più simili nello stesso sito di soggetti diversi. (nel senso che tra due persone, le comunità microbiche sulla pelle, ad esempio, erano più simili delle comunità microbiche in siti diversi su una persona.) Ma batteri diversi possono svolgere la stessa funzione in individui diversi:mentre due persone possono digerire ugualmente bene i carboidrati, potrebbero essere due diverse specie di batteri che stanno facendo il lavoro in ogni persona [fonte:Baylor College of Medicine].
Lo studio del microbioma umano (e l'utilizzo dei dati del progetto) ha già portato ad alcuni risultati affascinanti. Uno studio del 2012 ha rilevato che il microbioma vaginale cambia in modo significativo con la gravidanza. Lactobacillus johnsonii è una specie di batteri che normalmente si trova nell'intestino per aiutare a digerire il latte, ma fiorisce nella vagina quando una donna è in attesa. Gli scienziati ipotizzano che un bambino che passa attraverso il canale vaginale - e incontra i microbi per la prima volta - potrebbe usare quei microbi per aiutare a digerire il latte materno fin dall'inizio [fonte:Zimmer]. Si è anche ipotizzato che un parto vaginale, che espone immediatamente il bambino all'intestino, microbi vaginali e cutanei, potrebbe rivelarsi più ideale per il sistema immunitario di un bambino di un parto cesareo sterile. Uno studio a Porto Rico sta studiando se il tampone di bambini con taglio cesareo con secrezioni vaginali subito dopo la nascita potrebbe contribuire a una colonia batterica resistente [fonte:Gitig].
E non dimentichiamo che lo studio dei batteri, si spera, porterà a una migliore comprensione degli antibiotici e della resistenza batterica. Non è più possibile presumere che i batteri "buoni" si ripopoleranno automaticamente dopo il "taglia e brucia" che si verifica quando viene introdotto un antibiotico. Gli scienziati stanno pensando ad ambienti microbici che necessitano di un'attenta potatura e promozione. Invece di somministrare antibiotici per uccidere lo stafilococco, un'alternativa potrebbe essere applicare una crema di cui i batteri buoni possono nutrirsi per aiutare a rovesciare gli intrusi dello stafilococco [fonte:Zimmer].
Per saperne di più sugli amici microbici che frequentano senza affitto la tua persona, controlla la pagina successiva per molte più informazioni.
Altri reperti microbiciNegli ultimi anni ci sono stati parecchi ritrovamenti microbici, grazie in parte al Progetto Microbioma Umano. Uno era l'introduzione dei trapianti fecali per il trattamento C. difficile -pazienti infetti; gli scienziati ora sperano che venga invece somministrato un tipo specifico di batteri [fonte:Gitig]. Gli scienziati hanno anche scoperto che un certo ceppo batterico è elevato nei pazienti con parodontite, che ci consente di avere una migliore comprensione della salute orale [fonte:NIH]. I ricercatori stanno anche studiando perché quando i batteri intestinali dei topi obesi vengono trasferiti alle loro controparti più magre, i topi più magri aumentano di peso. Gli studi stanno ora dimostrando che il microbioma dei topi paffuti potrebbe cambiare il modo in cui il corpo utilizza lo zucchero per immagazzinare energia e grasso [fonte:Zimmer].
È difficile non essere affascinati dal fatto che i nostri corpi non sono veramente nostri, ma richiedono un elaborato sistema di creature viventi per aiutarci a superare la giornata. Ricordare che i microbi possono vivere felici senza di noi, ma saremmo morti senza i microbi, potrebbe permetterci di nutrire e proteggere il sistema che ci nutre e ci protegge.
