Wat is Metagenomics?

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

Metagenomics is de studie van microben in hun natuurlijke leefomgeving, waarbij het gaat om de complexe microbiële gemeenschappen waarin ze gewoonlijk bestaan. De studie onderzoekt de genomische samenstelling van een volledig organisme, met inbegrip van elk van de microben die daarin voorkomen. Het is een belangrijk concept dat de microben en de gastheer als onderling afhankelijk worden beschouwd en als een gemeenschap worden geobserveerd, in plaats van als afzonderlijke entiteiten te worden beschouwd.

Microben van de aarde

Microben zijn essentieel voor al het leven op aarde, omdat zij betrokken zijn bij processen in de biosfeer om de belangrijkste elementen van het leven (b.v. koolstof, stikstof, zuurstof, zwavel) om te zetten in biologisch toegankelijke vormen. Deze chemische cycli zijn afhankelijk van microben om het milieu in stand te houden en stabiel te houden.

Het menselijk leven is dus nauw verbonden met microbiële gemeenschappen, die verantwoordelijk zijn voor de toevoer van voedingsstoffen, metalen en vitaminen. Microben zijn rechtstreeks betrokken bij het fermentatieproces, de sanering van toxines, de extractie van voedingsstoffen en de vertering van voedsel.

Microbiële gemeenschappen en menselijke gezondheid

Gezien de essentiële rol die microben spelen in de gezondheid van mens en dier op aarde, kan het als een verrassing komen dat de overgrote meerderheid van de microbiële populatie die zich in de mens bevindt, in het verleden niet op significante wijze is geobserveerd en onderzocht.

Dit opent een nieuw speelveld voor onderzoek op het gebied van metagenomics. Als we een beter inzicht kunnen krijgen in de microbiële gemeenschappen die regelmatig met de mens interageren, zoals die in het maagdarmkanaal, kan dit licht werpen op de wisselwerking tussen microben en de menselijke gezondheid. Microben kunnen metabolische routes coderen die essentieel zijn voor het overleven van het menselijk leven, ook al komen ze niet voor in het genoom van de mens.

Verschuivingen in de niveaus van microben die regelmatig met de mens interageren, kunnen in verband worden gebracht met het veroorzaken van bepaalde gezondheidsaandoeningen, zoals inflammatoire darmziekten (IBD), hart- en vaatziekten, eczeem of kanker.

De microben die verantwoordelijk zijn voor deze veranderingen, zijn waarschijnlijk niet het soort microben dat rechtstreeks ziekte of infectie veroorzaakt. In plaats daarvan is de meer waarschijnlijke verklaring dat de microben en het menselijk lichaam gewoonlijk samenwerken om voedsel succesvol te verteren, toxines uit het lichaam te verwijderen en te voorkomen dat infecties het lichaam overnemen. Als er een verandering optreedt in de functie van de microbe die zo nauw betrokken is bij de menselijke gezondheid, kan dit zich vertalen in de presentatie van een gezondheidstoestand bij de getroffen mens.

Metagenomics en onderzoekstechnieken

Het gebied van de metagenomics is relatief nieuw omdat microben traditioneel zijn bestudeerd in een laboratorium-gebaseerde setting, in plaats van binnen de gastheer als een gecombineerde entiteit. Daarom is de huidige kennis van microben in hun natuurlijke habitat schaars.

Metagenomics beoogt vooruitgang te boeken in de milieu- en klinische microbiologie, ondanks belangrijke barrières zoals de moeilijkheid om een kweek te maken en de genomische diversiteit van microben. Gehoopt wordt dat een beter begrip van de aard van microben in het milieu een aanzienlijke invloed zou kunnen hebben op andere wetenschappen en onderzoeksgebieden, zoals geneeskunde, biologie, biotechnologie en ecologie.

In dit vroege stadium van metagenomics is het onderzoek voornamelijk gericht op niet-eukaryote microben, hoewel verwacht wordt dat het onderzoek na verloop van tijd alle gebieden van de biologie zal omvatten.

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/

Verder lezen

• Alle Genomics-inhoud
• Wat is Genomics?
• Next Generation Sequencing: The Basics
• Genome Analysis
• How Important is Intronic Variation?

>

Citaties