Co je metagenomika?

Od Yolandy Smith, B.Pharm.Recenzovala Afsaneh Khetrapal, BSc

Metagenomika je studium mikrobů v jejich přirozeném životním prostředí, které zahrnuje komplexní mikrobiální společenstva, v nichž obvykle existují. Studie zkoumá genomové složení celého organismu, včetně každého z mikrobů, které v něm existují. Důležitým konceptem je, že mikroby a hostitele je třeba považovat za vzájemně závislé a pozorovat je jako společenství, nikoliv je považovat za oddělené entity.

Mikrobi Země

Mikrobi jsou nezbytní pro veškerý život na Zemi, protože se podílejí na procesech v biosféře, které přeměňují klíčové prvky života (např. uhlík, dusík, kyslík, síru) na biologicky dostupné formy. Tyto chemické cykly jsou závislé na mikrobech, aby mohly pokračovat a udržovat stabilitu životního prostředí.

Lidský život je tedy úzce spjat s mikrobiálními společenstvy, která jsou zodpovědná za přísun živin, kovů a vitamínů. Mikrobi se přímo podílejí na procesu fermentace, remediace toxinů, extrakce živin a trávení potravin.

Mikrobiální společenstva a lidské zdraví

Vzhledem k zásadní roli, kterou mikrobi hrají ve zdraví lidí a zvířat na Zemi, může být překvapením, že drtivá většina mikrobiální populace, která sídlí uvnitř člověka, nebyla v minulosti významněji sledována a zkoumána.

To otevírá nové hrací pole pro výzkum v oblasti metagenomiky. Pokud se nám podaří prohloubit naše znalosti o mikrobiálních společenstvech, která pravidelně interagují s člověkem, například těch, která sídlí uvnitř trávicího traktu, může to vrhnout světlo na vzájemné působení mikrobů a lidského zdraví. Mikrobi mohou kódovat metabolické dráhy, které jsou nezbytné pro přežití lidského života, i když se v genomu člověka nevyskytují.

Změny v množství mikrobů, které pravidelně interagují s člověkem, mohou být spojeny s vyvoláním některých zdravotních stavů, jako jsou zánětlivá střevní onemocnění (IBD), kardiovaskulární onemocnění, ekzémy nebo rakovina.

Mikrobi zodpovědní za tyto změny pravděpodobně nejsou typem mikrobů, které přímo způsobují onemocnění nebo infekce. Pravděpodobnějším vysvětlením je spíše to, že mikrobi a lidské tělo běžně spolupracují, aby úspěšně trávili potravu, odstraňovali z těla toxiny a zabránili infekci v ovládnutí těla. Pokud dojde ke změně funkce mikroba, který je tak úzce spjat s lidským zdravím, může se to promítnout do projevů zdravotního stavu postiženého člověka.

Metagenomika a výzkumné techniky

Obor metagenomiky je relativně nový, protože mikroby byly tradičně studovány spíše v laboratorních podmínkách než v hostiteli jako kombinovaný celek. Proto jsou současné znalosti o mikrobech v jejich přirozeném prostředí nedostatečné.

Metagenomika si klade za cíl dosáhnout pokroku v environmentální a klinické mikrobiologii, a to i přes značné překážky, jako je obtížnost vytvoření kultury a genomická rozmanitost mikrobů. Doufá se, že lepší pochopení povahy mikrobů v životním prostředí by mohlo mít významný dopad na další vědy a oblasti výzkumu, jako je medicína, biologie, biotechnologie a ekologie.

V této rané fázi metagenomiky se výzkum zaměřuje především na neeukaryotické mikroby, i když se očekává, že časem zahrne všechny oblasti biologie.

1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK54011/
2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3351745/
3. http://www.ucc.ie/apc/content/pdf/Meta-genomics.pdf
4. http://www.igs.umaryland.edu/research/metagenomics/

Další čtení

• Všechen obsah o genomice
• Co je genomika?
• Sekvenování nové generace:
• Analýza genomu
• Jak důležitá je intronická variabilita?

Napsal

Yolanda Smith

Yolanda vystudovala bakalářský obor farmacie na University of South Australia a má zkušenosti s prací v Austrálii i Itálii. Je nadšená tím, jak léky, strava a životní styl ovlivňují naše zdraví, a ráda pomáhá lidem porozumět této problematice. Ve volném čase ráda poznává svět a nové kultury a jazyky.

Citace

.