Att reda ut den mystiska funktionen hos mikrobiomet

Vilken funktion spelar din mikrobiom för din hälsa? Svaret är fortfarande ett mysterium, men framväxande vetenskapliga bevis tyder på att det kan ha konsekvenser för behandling av många kroniska sjukdomar. En ny klass av mikrobiomläkemedel under utveckling kan så småningom vara effektiva mot en rad svårbehandlade sjukdomar, inklusive gastrointestinala, metabola, immunologiska och till och med neurologiska problem.

Mikrobiomet är ett komplext ekosystem av mikrober som lever i och bland din kropps celler. Den består av distinkta samhällen beroende på var de bor i kroppen. Mikrobgemenskapen i din mun, till exempel, har en annan sammansättning än den i din tarm. Förändringar i mikrobiomets sammansättning – till exempel när patogena stammar invaderar och driver ut bra – har korrelerats med många sjukdomar.

De flesta av de initiala läkemedlen under utveckling är inriktade på tarmmikrobiomet, vilket beror på en kombination av dess betydelse för nyckelsjukdomar och provtagningslätthet, säger Peter DiLaura , VD för San Francisco-baserade Second Genome. Vävnadsbiopsier tagna under koloskopier och fekala prover är rika källor till information om skillnaderna mellan friska och sjuka människors mikrobiomer.

En elektronmikrograf av en probiotisk, eller god, tarmbakterie som kallas Bifidobacterium brevis .

Vissa företag, ledda av Seres Therapeutics , utvecklar och testar läkemedel gjorda av mikrober. Tanken är att tillsats av noggrant utvalda arter och stammar av mikrober kan återställa tarmmikrobiomens hälsosamma ekologi, liknande hur fekala transplantationer tros fungera.

Men DiLaura säger att det inte är klart ännu om förändringarna i mikrobiomets sammansättning som är korrelerade med sjukdomen driver den sjukdomen eller är effekten av den. Det är därför Second Genome inte bara fokuserar på sammansättningen av mikrobiomet hos friska och sjuka människor, utan också på dess funktion, säger han. Dess första läkemedel, som är i kliniska fas I-prövningar i USA, är för inflammatorisk tarmsjukdom, ett ibland livshotande tillstånd som kännetecknas av inflammation i tarmslemhinnan eller andra delar av mag-tarmkanalen.

För att bättre förstå mikrobiomens funktion studerar företagets forskare dialogen mellan mikroberna och deras mänskliga värd. I vissa kroniska tillstånd som inflammatorisk tarmsjukdom, finns det någon form av korsning mellan mikrobiomet och värden som har bestått, säger DiLaura. Second Genome siktar på att reda ut det korstalet.

I synnerhet tittar vi på de saker som bakterierna utsöndrar - proteinerna, peptiderna och metaboliter som bakterierna producerar, säger DiLaura. Genom att sekvensera genomisk information från samhället av bakterier i vävnadsbiopsier från både sjuka och friska människor, kan företagets forskare bestämma delarna av dialogen mellan mikrobiom och värd, vilket hjälper dem att göra hypoteser om vad som händer i sjukdom, säger han. De använder tekniker som maskininlärning för att analysera terabyte av sekvenseringsdata och identifiera molekyler som kan vara terapeutiska, och sedan utvärdera dessa kandidatmolekyler i labbet.

Second Genomes första läkemedel förhindrar en specifik molekyl från att binda till en receptor på ytan av celler som kantar tarmen. Hypotesen är att det kommer att blockera den inflammation som leder till inflammatorisk tarmsjukdom.

En nyckelutmaning med att förstå de funktionella skillnaderna mellan mikrobiomen i inflammerad och frisk vävnad är att dechiffrera samspelet mellan de relevanta bakterierna, säger Marcus Claesson , en mikrobiolog vid APC Microbiome Institute i Irland. Hur interagerar de olika stammarna, och hur är det annorlunda hos friska människor jämfört med de med inflammatorisk tarmsjukdom? Det är mycket lättare att använda genomisk sekvensering för att klargöra vilka stammar som finns i samhället än att undersöka samhällets kollektiva funktion, säger Claesson, som är mitt uppe i ett pågående forskningssamarbete med Second Genome.

Second Genome bedriver också mikrobiombaserade terapier för diabetes, vilket kräver en upptäcktsprocess som liknar den för inflammatoriska tarmsjukdomar, säger DiLaura. Hur skiljer sig mikrobiomets sammansättning och funktion hos personer med diabetes? DiLaura säger att framtida mikrobiommediciner kan användas mot luftvägssjukdomar och till och med sjukdomar i centrala nervsystemet.

Många faktorer spelar in i dessa störningar. Men mikrobiomet spelar helt klart en viss roll, och vi måste få en bättre mekanistisk förståelse för hur mikrobiomet och värden fungerar tillsammans, säger DiLaura.

Dölj