Hvad er metagenomik?

Af Yolanda Smith, B.Pharm.Reviewed by Afsaneh Khetrapal, BSc

Metagenomics er studiet af mikrober i deres naturlige levevilkår, hvilket omfatter de komplekse mikrobielle samfund, som de normalt eksisterer i. Undersøgelsen undersøger den genomiske sammensætning af en hel organisme, herunder hver enkelt af de mikrober, der findes i den. Det er et vigtigt begreb, at mikroberne og værten betragtes som indbyrdes afhængige og observeres som et fællesskab i stedet for at blive betragtet som separate enheder.

Mikrober på jorden

Mikrober er afgørende for alt liv på jorden, fordi de er involveret i processer i biosfæren, der omdanner livets nøgleelementer (f.eks. kulstof, nitrogen, ilt, svovl) til biologisk tilgængelige former. Disse kemiske kredsløb er afhængige af mikroberne for at fortsætte og opretholde miljøets stabilitet.

Det menneskelige liv er derfor tæt forbundet med mikrobielle samfund, som er ansvarlige for tilførslen af næringsstoffer, metaller og vitaminer. Mikrober er direkte involveret i fermenteringsprocessen, fjernelse af toksiner, udvinding af næringsstoffer og fordøjelse af fødevarer.

Mikrobielle samfund og menneskers sundhed

I betragtning af den væsentlige rolle, som mikrober spiller for menneskers og dyrs sundhed på jorden, kan det komme som en overraskelse, at det overvældende flertal af den mikrobielle befolkning, der befinder sig i mennesker, ikke er blevet observeret og forsket væsentligt tidligere.

Dette åbner op for en ny spillebane for forskning inden for metagenomik. Hvis vi er i stand til at uddybe vores forståelse af de mikrobielle samfund, der regelmæssigt interagerer med mennesker, som f.eks. dem, der befinder sig i mave-tarmkanalen, kan dette kaste lys over samspillet mellem mikrober og menneskers sundhed. Mikrober kan kode for metaboliske veje, der er afgørende for menneskers overlevelse, selv om de ikke findes i menneskers genom.

Forandringer i niveauet af mikrober, der regelmæssigt interagerer med mennesker, kan være forbundet med at forårsage visse sundhedstilstande, f.eks. inflammatorisk tarmsygdom (IBD), hjerte-kar-sygdomme, eksem eller kræft.

De mikrober, der er ansvarlige for disse ændringer, er sandsynligvis ikke den type mikrober, der direkte forårsager sygdom eller infektion. I stedet er den mere sandsynlige forklaring, at mikroberne og den menneskelige krop normalt arbejder sammen for at fordøje maden med succes, fjerne toksiner fra kroppen og forhindre, at infektioner overtager kroppen. Hvis der sker en ændring i funktionen af den mikrobe, der er så tæt involveret i menneskers sundhed, kan dette udmønte sig i præsentationen af en sundhedstilstand hos det berørte menneske.

Metagenomik og forskningsteknikker

Feltet metagenomik er relativt nyt, fordi mikrober traditionelt er blevet undersøgt i laboratoriebaserede omgivelser i stedet for i værten som en kombineret enhed. Derfor er den nuværende viden om mikrober i deres naturlige levested sparsom.

Metagenomik sigter mod at gøre fremskridt inden for miljømæssig og klinisk mikrobiologi på trods af betydelige hindringer som f.eks. vanskeligheden ved at lave en kultur og mikrobernes genomiske diversitet. Man håber, at en øget forståelse af mikrobernes natur i miljøet kan få en betydelig indvirkning på andre videnskaber og forskningsområder, f.eks. medicin, biologi, bioteknologi og økologi.

I denne tidlige fase af metagenomik er forskningen primært fokuseret på ikke-eukaryote mikrober, selv om det forventes, at undersøgelsen med tiden vil omfatte alle områder af biologien.

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/

Videre læsning

• Alt indhold om genomforskning
• Hvad er genomforskning?
• Næste generation af sekventering: Hvor vigtig er intronisk variation?

Skrevet af

Yolanda Smith

Yolanda er uddannet med en bachelor i farmaci fra University of South Australia og har erfaring med at arbejde i både Australien og Italien. Hun er passioneret omkring hvordan medicin, kost og livsstil påvirker vores helbred og nyder at hjælpe folk med at forstå dette. I sin fritid elsker hun at udforske verden og lære om nye kulturer og sprog.

Citationer