تشخیص بر پایه‌ی میکروبیوم

تشخیص بر پایه‌ی میکروبیوم

تشخیص بر پایه‌ی میکروبیوم

شبنم موتابی

کارشناس علوم‌آزمایشگاهی، کارشناس ارشد باکتری‌شناسی

 یافته‌های اخیر حکایت از آن دارند که میکروب‌های ساکن بدن انسان فراتر از آنچه که قبلا تصور می‌شد در سلامتی یا بیماری وی نقش ایفاء می‌کنند. برخی از بیماری‌های غیر واگیر مانند دیابت نوع دو و چاقی احتمالا با نوع میکروب‌های روده انسان مرتبط هستند. در این گفتگو چهارتن از صاحب‌نظران ابعاد مختلف مسئله تشخیص و درمان را بر مبنای میکروبیوم بررسی می‌کنند.

آزمایشگاه پزشکی آماده‌ی پذیرش یک رویکرد جامع و جدید درباره‌ی بیماری‌های انسانی است که شامل ارزیابی سلول‌های انسان و میکروب می‌باشد. پیشرفت در درک ما از میکروبیوم انسانی منجر به ایده‌هایی تازه درباره‌ی تشخیص و درمان بیماری‌های انسانی می‌شود. تعیین توالی اسید نوکلئیک، طیف‌سنجی جرمی و ایمونواسی، کاربرد علم میکروبیوم را برای میکروب‌شناسی پزشکی و شیمی پزشکی آسان می‌کند. پیشرفت‌های پزشکی در علم میکروبیوم انسانی افق دید آزمایشگاه پزشکی را گسترش داده و منجر به استراتژی‌های جدید در  تشخیص و پیگیری بیماری  می‌شود. تلاش‌های چندجانبه در کنسرسیوم بین‌المللی میکروبیوم انسانی[۱] و ابتکارات تحقیقی خاص در مقیاس وسیع همچون پروژه‌ی متاژنومیک روده  و میکروبیوم انسان، تفاوت‌هایی را در ترکیب و عملکرد میکروبی در وضعیت‌های سلامت و بیماری ثبت کرده‌اند.

کاربرد تشخیصی میکروبیوم می‌تواند به دو دسته تقسیم شود: تشخیص بیماری‌های عفونی و بررسی اجزاء میکروبی در بیماری‌های مزمن غیر واگیردار. تشخیص عفونت‌های انسانی و انتخاب مواد ضدمیکروبی می‌تواند در حوزه‌ی میکروبیوم اصلاح شود. به‌جای تمرکز تنها بر شناسایی عوامل ایجاد عفونت، آزمایشگاه‌های تشخیص طبی می‌توانند میکروبیوم را در یک جایگاه مورد نظر بدن ارزیابی کنند؛ به‌عنوان مثال شناسایی سریع کلستریدیوم دیفیسیل در نمونه‌های مدفوع در موارد عفونت عودکننده‌ی کلستریدیوم دیفیسیل می‌تواند به‌موازات تعیین توالی ژنی ۱۶S rRNA مدفوع برای ارزیابی میزان عدم تعادل میکروبی[۲] یا حضور همزمان دیگر پاتوژن‌های روده‌ای انجام شود. متابولیت‌های میکروبی می‌توانند نشانگرهای زیستی میکروبی مفیدی برای پایش درمان مؤثر در عفونت‌های مزمن همچون بیماری عودکننده‌ی مرتبط با کلستریدیوم دیفیسیل فراهم کنند. این ارزیابی‌های همزمان می‌تواند به تصمیم‌گیری پزشکی از نظر انتخاب مواد ضدمیکروبی یا پیوند میکروبیوتای مدفوعی[۳](FMT) کمک کند.

پیشرفت در کشف میکروبیوم همچنین حوزه‌ی میکروب‌شناسی انسانی را برای بیماری‌های مزمن غیرواگیردار با یک جزء میکروبی، تغییر داده است؛ به‌عنوان مثال کشف تغییرات خاصی در ترکیب میکروبی و الگوهای عدم تعادل میکروبی روده‌ای منجر به ملاحظاتی تازه از کاربردهای مبتنی بر میکروبیوم برای طبقه‌بندی بیماری و درمان در بیماری‌های التهابی روده (IBD) شده است. همچنین میکروب‌های روده‌ای خاص که ممکن است مرتبط با پیشرفت نئوپلاستیک در سرطان کولورکتال باشند شناسایی شده‌اند و می‌توانند یک رویکرد جدید تشخیصی و درمانی درباره‌ی پیشگیری از سرطان و مدیریت زودهنگام بیماری به وجود آورند. چنین یافته‌هایی روش پیگیری و تشخیص اولیه سرطان کولورکتال را تغییر می‌دهد. متابولیت‌های اختصاصی بیماری می‌توانند توسط سلول‌های انسانی، سلول‌های میکروبی یا هر دو ساخته شوند. از نظر بیماری‌های متابولیک همچون پیش‌دیابت و دیابت نوع ۲، متابولیت‌های میکروبی (به‌عنوان مثال آمینواسیدهای زنجیره‌ای انشعابی) می‌توانند به‌عنوان نشانگرهای زیستی میکروبی برای پیشگیری از بیماری یا کاهش آن عمل کنند. ژن‌ها، پروتئین‌ها یا متابولیت‌های هدف درون میکروب‌های انسانی ممکن است به‌عنوان بخشی از طب آزمایشگاهی   جامع در نظر گرفته شوند. در این مقاله‌ی بر پایه‌ی پرسش و پاسخ، چهار متخصص دیدگاه‌های خود را درباره‌ی این موضوع مهم به اشتراک می‌گذارند.

 

آیا می‌توانید افق‌های جالب توجه را در ۱۰-۵ سال آینده‌ی علم میکروبیوم انسانی شناسایی یا توصیف کنید؟

 میکروبیوم

جوئل دور[۴]: ایجاد درک کامل از یک انسان به‌عنوان یک اکوسیستم، جالب‌توجه‌ترین افقی است که می‌خواهم برای آینده‌ی نزدیک پیشنهاد دهم. ما از بدو تولد به‌واسطه‌ی گفتگوی متقابل دائم و بنیادی بین اجزای انسانی و میکروبی خود، موجوداتی میکروبی هستیم. افشای مکانیزم‌های بیماری‌های عفونی در نبرد بین پاتوژن و سلول‌های انسانی منجر به ایجاد راه‌هایی برای کنترل عفونت‌هایی شده که نوع بشر را تهدید می‌کنند. درحالی‌که پزشکی ادعای پیروزی در نبرد در برابر عفونت‌های عمده نموده است، برای دهه‌ها پزشکی دچار کمبود روش‌های درمانی درزمینه‌ی بیماری‌های غیرواگیردار مزمن بوده است. یک نفر از هر چهار فرد درگیر است و ما تازه شروع به درک چیزی کرده‌ایم که گمان می‌کنیم بیماری‌های ناشی از میکروبیوتا هستند (به‌عنوان مثال IDB، استئاتوهپاتیت غیرالکلی و چاقی مفرط). عدم تعادل میکروبی می‌تواند از طریق حضور اثرات میکروبی یا تغییر در ارتباطات همزیستی بین فرد و میکروب‌ها شناسایی شود. بیماری‌های مزمن غیرواگیردار از کمبود شناخت انسان به‌عنوان یک اکوسیستم ریشه می‌گیرد. بخش عمده‌ی این بیماری‌ها از شرایط محیطی نامناسب تحمیل‌شده بر میکروبیوم ما در تاریخچه‌ی اخیر انسان‌ها ناشی شده است. تغذیه‌ی انسان، مواجهه با ترکیبات زنوبیوتیک[۵] (بیگانه) و مدیریت دوران پریناتال مثال‌هایی از حوزه‌هایی با تغییرات جدی در طی ۲-۳ نسل گذشته است. این چالش‌های محیطی بسیار فراتر از چیزی هستند که ژنتیک ما بتواند با آن مقابله کند و بار را بر دوش میکروبیوتا رها می‌کند. اگر چنانچه به نظر می‌رسد، همزیستی تغییریافته‌ی انسان-میکروب علت زیربنایی است، ایجاد یک درک کامل درواقع کلیدی برای دانش علمی پایه‌ای و حتی برای آینده‌ی نوع بشر خواهد بود. گوش دادن به این گفتگوی منحصربه‌فرد بین سلول‌های انسانی و میکروبی که سلامت و تندرست بودن ما را حمایت می‌کند، یک دیدگاه یکپارچه به دست خواهد داد.

 میکروبیوم

فرانسیسکو گارنر[۶]: توسعه‌ی ابزارهای دقیق برای دستکاری اکوسیستم میکروبی روده در انسان‌ها احتمالاً جالب‌ترین افق است. شکی درباره تأثیر گسترده و عمیق کلونیزه کننده‌های میکروبی در روده بر شماری از عملکردهای بدن میزبان نیست. بسیار جالب توجه است که میکروب‌های دستگاه گوارش می‌توانند بر آسیب مغزی پس از سکته تأثیر بگذارند. تغییرات در ترکیب میکروبیوتای دستگاه گوارش با اصلاح نسبت سلول لنفوسیت T تنظیمی و Th17، دودمانی که در روده‌ی کوچک توسط دسته‌های مختلف میکروبی القا می‌شود، می‌تواند حجم نواحی از مغز را که پس از انسداد سرخرگ مغزی دچار انفارکتوس شده، به‌طور جدی کاهش دهد. این یافته در نمونه‌ی حیوانی نشان داده شده، اما این آزمایش افق‌های تازه‌ای را برای القاء مسیرهای تنظیمی ایمنی در انسان‌ها از طریق تغییر در میکروبیوتای دستگاه گوارش پیش رو قرار می‌دهد. این یافته، پتانسیل درمان پروسه‌های التهابی سیستمیک و روده‌ای را نشان می‌دهد. یک چالش عمده در جامعه‌ی مدرن، افزایش مداوم در بروز بیماری‌های غیرواگیردار مزمن است که اغلب آن‌ها از پس‌زمینه‌ی پاتوفیزیولوژیک التهاب تشدیدشده ناشی می‌شوند.

توسعه‌ی چنین ابزارهایی ساده نیست. پروبیوتیک‌ها و پره‌بیوتیک‌هایی که تاکنون آزمایش شده‌اند به نظر می‌رسد تأثیر محدودی بر روی مشکلات مزمن دارند. از طرف دیگر، ثابت شده که FMT برای جلوگیری از اسهال ناشی از عود مجدد کلستریدیوم دیفیسیل مفید است، اما به هنگام آزمایش در بیماران دچار وضعیت التهابی مزمن موجب القاء نتایج مختلفی، از حذف تا تشدید بیماری‌های مربوطه شد. این مسئله عجیب نیست چرا که بسیاری میکروب‌های ناشناخته در تلقیح روده‌ای استفاده می‌شوند که برخی از آن‌ها ممکن است التهاب را تسکین دهد اما دیگران ممکن است پاسخ‌های سلولی Th17 را القا کنند. برای آینده، ابزارهای دقیق برای به دست آوردن پاسخ‌های قابل پیش‌بینی به‌شدت موردنیاز هستند. درنهایت، پروسه‌های ایمنی و التهاب، به‌علاوه‌ی سلول‌های غده‌ای-روده‌ای، عملکردهای حسی روده و ارزیابی کل ارتباط محور روده- مغز، اهداف این ابزارهای دقیق خواهد بود.

 میکروبیوم

روت آن لونا[۷]: درحالی‌که ما ارتباط درونی میکروبیوم ذاتی با سیستم‌های اعضای مختلف و تأثیر آن بر عملکرد انسانی را تشریح می‌کنیم، مسیرهای جالبی را برای درمان بیماری‌های انسانی پیش می‌گیریم. در اثر تعاملات محوری شناخته‌شده درون بدن انسان، شامل ارتباط متقابل روده- ر‌یه در کنار ارتباط با محور روده- مغز، شواهد مبنی بر امکان دستکاری علائمی که در سیستم‌های اعضای دورتر توسط القا تغییرات میکروبی در روده رخ می‌دهد رو به افزایش است. یکی از مؤثرترین مثال‌های تازه از این استراتژی در یک مدل حیوانی، مطالعه‌ای بر روی نوعی ماهی[۸] در مؤسسه‌ی زیست‌شناسی سالخوردگی مکس پلنک[۹] در کلن آلمان است که در آن محتویات روده‌ی ماهی‌های جوان‌تر به ماهی‌های پیرتر خورانده می‌شد که به‌طور مشهودی طول عمر و سطح فعالیت آنان را افزایش داد. درحالی‌که مدل‌های حیوانی بیماری مرتباً مزایای درمان به‌وسیله‌ی دستکاری میکروبی را نشان داده‌اند، حالا مطالعات کلینیکی، این تأثیرات را در بسیاری از جمعیت‌های بیمار تکرار می‌کنند. با پیگیری مطالعات متعدد، مکمل‌های پروبیوتیک در مدل‌های موش که منجر به حذف علائم گوارشی و بهبود در علائم رفتاری مربوط با اختلالات طیف اوتیسم (ASD) شده است، اولین مطالعه‌ی FMT بر روی ASD کودکان پیشرفت مشهودی در علائم گوارشی ایجاد کرده و بهبود بسیاری از علائم مرکزی ASD را نشان داده، درحالی‌که هیچ رویداد مضری گزارش نشده است. این مطالعه، مقدمه‌ی آزمایش‌های بعدی برای درمان میکروبی ASD خواهد بود.

 میکروبیوم

یهودا رینگل: سهم عمده‌ی تحقیقات در حوزه‌ی میکروبیوم انسانی در ۱۰-۵ سال آینده مربوط به شناسایی و تأکید بر بیماری‌ها، یا زیرمجموعه‌های بیماری‌هایی خواهد بود که میکروبیوم در آن‌ها نقش مهم علت‌شناسانه‌ای را ایفا می‌کند. دیدگاه‌های جدید درباره‌ی سهم میکروبیوم در فیزیولوژی غیرطبیعی و علامت‌شناسی بیماری‌های خاص می‌تواند نحوه‌ی درک ما را از بیماری‌های خاصی، علی‌الخصوص بیماری‌های گوارشی تغییر دهد. به‌عنوان مثال، در IBD و اختلالات عملکردی گوارشی، ممکن است شاهد جهشی از تشخیص‌ها و دسته‌بندی‌های فنوتیپی بالینی که در حال حاضر بر پایه‌ی شناسایی و مشخص کردن فیزیولوژی‌های غیرطبیعی و علامت‌شناسی بالینی است، به دسته‌بندی علت‌شناسانه و مکانیزم‌های پاتولوژیکی بر پایه‌ی دانش جدید از نقش میکروبیوم در این بیماری‌ها باشیم. این دانش همچنین محتمل است که منجر به توسعه‌ی آزمایش‌های تشخیصی تازه و راه‌های درمانی تازه شود؛ به‌عنوان مثال ممکن است قادر به شناسایی وضعیت/ زیرمجموعه IBD با میکروبیوم‌های تغییریافته و نامتعادل باشیم و آن‌ها را از وضعیت/ زیرمجموعه‌های IBD با میکروبیوم‌های یوبیوتیک که می‌تواند بیشتر مرتبط با تغییر در عملکرد ایمنی باشند، افتراق دهیم. این یافته‌ها می‌تواند منجر به راه‌های درمانی تازه شود چرا که بیماران خاصی ممکن است مناسب‌تر برای استراتژی‌های درمانی با هدف میکروبیوم روده‌ای باشند درحالی‌که برخی دیگر بیشتر از مداخلات درمانی حاضر که نقص عملکرد سیستم ایمنی را هدف می‌گیرد، یا ترکیبی از این دو راه سود ببرد.

 

آیا می‌توانید مثالی از کاربرد تشخیصی میکروبیوم در بیماری انسانی را توصیف نمایید؟

جوئل دور: بیماری‌های مزمنی که اثرات میکروبیوم بر آن‌ها اثبات شده امروزه بیشمارند و خصیصه‌های تکرارشونده در حال ظاهر شدن هستند. بسیاری از بیماری‌ها مرتبط با کاهش تنوع میکروبیوم هستند. یک کاربرد تشخیصی نوظهور، پتانسیل برای پیش‌بینی پاسخ سرطان به ایمنی درمانی است. کمتر از ۵۰% بیماران شاهد بهبود وضعیت سرطان خود در اثر درمان هستند. با این حال اخیراً شواهدی دیده شده که حضور باکتری‌های خاصی در میکروبیوم منجر به یک پاسخ ایمنی شده که به حذف سلول‌های سرطانی و کاهش تومورها کمک می‌کند. قابلیت انتقال پاسخ/ عدم پاسخ، به حیوانات آزمایشگاهی نشان داده شده و سویه‌های باکتریایی با قابلیت ادجوانتی جدا شده‌اند. تأثیر چنین کشفیاتی از پیشرفت‌های تشخیصی همراه تا تغییرات در عملکرد کلینیکی متغیر است. مثال‌ها می‌توانند اجتناب از آنتی‌بیوتیک‌هایی که باکتری‌های ادجوانت را حذف می‌کنند و معرفی درمان‌های زیستی زنده باشد. پیشرفت‌های مشابه در دیگر وضعیت‌های کلینیکی همچون سیروز در بیماران در انتظار پیوند کبد، به‌خصوص هنگامی که به استروئیدها پاسخ نمی‌دهند مورد انتظار است. در پایان، از آنجایی که ما می‌توانیم همزیستی انسان‌ها و میکروب‌ها را به‌عنوان یک منبع سلامتی مدنظر داشته باشیم، مرتبط به نظر می‌رسد که مدل‌هایی را با ارزش تشخیصی که خصیصه‌های انسانی و میکروبیوتا را ترکیب می‌کنند آزمایش کنیم. در زمانه‌ی ظهور داده‌های بسیار و یادگیری ماشینی، چالش یک راه ترکیبی محدودیت ما نیست، بلکه شناسایی مرتبط‌ترین خصیصه‌هایی که کلیدی به بررسی سلامت یک انسان به‌عنوان یک اکوسیستم است محدودیت اصلی می‌باشد. اثرات میکروبیوم ممکن است از نظر ارزش پیش‌بینی‌ کنندگی آن بسیار شاخص‌تر از هر نشانگر ژنتیکی انسانی به‌تنهایی یا حتی به‌طور ترکیبی باشد. کاربردهای تشخیصی با تأثیر بالای میکروبیوم که منجر به یک پیش‌بینی کننده‌ی ارزشمند می‌شود، نیازمند مطالعات طولانی مدت آینده خواهد بود. تعداد کمی از چنین نشانگرهایی امروزه در دسترس هستند.

 

فرانسیسکو گارنر: مطالعات انسانی، متغیرهای مختلفی از عدم تعادل میکروبی روده در وضعیت‌های متعدد شامل IBD، اختلالات متابولیک، بیماری مزمن کبدی و برخی اختلالات عملکردی روده یافته‌اند. با این حال، پیشرفت کاربردهای تشخیصی مفید بر پایه‌ی آزمایش میکروبیوم به دلیل مسائل حل‌نشده هنوز کمتر از انتظارات است. ابتدا، تغییرات تاکسونومیک شناسایی شده در مطالعات مختلف که متمرکز بر یک بیماری خاص است، کاملاً سازگار نیست. روش‌های تکنولوژیک مختلف و جمعیت‌های نمونه، در کنار فاکتورهای گیج‌کننده‌ای همچون رژیم غذایی، داروها، یا زمان عبور کلونی، ممکن است باعث از دست رفتن نسبی ثبات شود. دوم، کمبود یک “گستره‌ی سلامت” تعریف‌شده برای ترکیب اکوسیستم انسان، مطرح کردن این مسئله را به دلیل تنوع بالا بین افراد سالم چالش‌برانگیز می‌کند؛ بنابراین، راه‌های حاضر نیازمند تکیه به یک مقایسه با گروه‌های کنترل موازی از افراد سالم هستند. تغییرات عدم تعادل میکروبی که عموماً شناسایی می‌شود، اختصاصی بیماری به نظر نمی‌رسد. معمول‌ترین یافته‌ها در چنین مطالعات کاوشگرانه کاهش نسبی تنوع باکتری‌ها یا از دست رفتن غنی بودن ژن میکروبی است که مرتبط با وضعیت‌های متابولیک و التهابی متعدد است. کاهش تنوع یا غنی بودن، مرتبط با کاهش دسته‌ی تخمیری‌هاست (تولیدکننده‌های اسید چرب با زنجیره‌ی کوتاه) و ارائه بیش‌ از حد باکتری‌های با لیپوپلی‌ساکارید (اندوتوکسین‌ها) است که می‌تواند منجر به التهاب روده شود. جالب است که کاهش پرباری ژن میکروبی در روده، به نظر می‌رسد متناسب با اختلالات متابولیک و پارامترهای التهابی همچون چاقی مفرط، مقاومت به انسولین و غلظت‌های سرمی پروتئین واکنش‌دهنده‌ی C باشد. در هر موردی، هنوز نیاز است که نشانگرهای تشخیصی برای تعریف عدم تعادل میکروبی به‌درستی تأیید شوند.

 

روت آن لونا:در آزمایشگاه‌های کلینیکی، ما به‌سرعت به سمت استفاده از مشخص کردن میکروبیوم به‌عنوان یک ابزار تشخیصی می‌رویم. این کاربرد نوظهور قرار نیست به‌عنوان تنها ارزیابی موجود باشد، بلکه یک تشخیص همراه است که با آزمایش‌های معمول کلینیکی و بررسی تاریخچه‌ی پزشکی همراه می‌شود. این ارزیابی‌ها می‌تواند به‌شدت در مواردی که درمانشان دشوار است و همچنین برای تحت نظر گرفتن طولانی مدت در طی درمان مفید باشد، به‌عنوان مثال در یک کودک بدون هیچ دلیل ارگانیک با علائم GI و در غیاب هر پاتوژن قابل شناسایی از طریق روش‌های روتین، یک تفاوت مشهود (به‌عنوان مثال غیاب کامل گونه‌های باکتریوئید) نسبت به میکروبیوم تیپیک کنترل‌های سالم با سن و جنسیت یکسان می‌تواند پزشکان درمانگر را تشویق سازد که مداخلات بر پایه‌ی GI را ادامه دهند. در مورد انتخاب درمان، شواهدی از کاربرد نمایه‌سازی چندگانه[۱۱] (به‌عنوان مثال تجمع میکروبیوم و متابولوم) در پیش‌بینی نتایج موفق موجود است. در مورد مداخله‌ی تغذیه‌ای در سندروم روده‌ی تحریک‌پذیر، خصیصه‌های متمایزکننده‌ی میکروبیوم روده‌ای به توانایی پاسخ به مداخله‌ی درمانی رژیم   الیگوساکاریدها، دی‌ساکاریدها، منوساکاریدها و پلی‌اُل‌های  (FODMAP)  کم تخمیر ارتباط داده شده است. به‌طور مشابه، مشخص کردن میکروبیوم در طی زمان می‌تواند منجر به اطلاعات کمک‌کننده به تشخیص شود و این کار برای پیگیری عفونت‌های عودکننده‌ی کلستریدیوم دیفیسیل در کودکان بیمار که درمان FMT شده‌اند، استفاده شده است. تغییرات در ترکیب میکروبی مرتبط با گسترش متعاقب دیسپلازی برونکوپولموناری در مجرای تنفسی نوزادانی که در دستگاه تهویه نگهداری می‌شوند، شناسایی شد. تعیین میکروبیوم همچنین به‌شدت در مدیریت مداوم بیماری‌های مزمن، همچون تحت نظر گرفتن میکروبیوم تنفسی در بیماران دچار فیبروز کیستیک، با تأکید خاص بر ظهور عفونت‌های باکتریایی قادر به مزمن شدن، مفید است.

 

یهودا رینگل: صرف‌نظر از اینکه میکروبیوم تا چه میزان نقش مکانیزمی پاتولوژیک در بیماری‌ها دارد، میکروبیوم انسانی یک جامعه‌ی دینامیک باقی می‌ماند که حساس و پاسخگو به وضعیت‌های مختلف میزبان، فنوتیپ‌های ژنتیکی و عوامل محیطی است. مشخص کردن الگوهای میکروبی جوامع و/ یا متابولیت‌های آن‌ها می‌تواند اجازه‌ی پیش‌بینی حساسیت میزبان به بیماری، میزان پیشرفت بیماری و پاسخ به درمان را بدهد. کاربردهای تشخیصی که جوامع میکروبی یا متابولیت‌ها را هدف قرار می‌دهد می‌تواند روش‌های درمانی درخور را ممکن سازد.

 

درحالی‌که درمان‌های تازه بر پایه‌ی میکروبیوم را مدنظر قرار می‌دهیم، آیا می‌‌توانید اهداف دارویی تازه را در بیماری‌های انسانی شرح دهید؟

جوئل دور: تغییرات متعددی در زندگی هرروزه‌ی ما و دستورالعمل‌های بیمارستانی می‌تواند سلامت ما را به‌عنوان یک اکوسیستم دست‌نخورده فراهم آورد. اختلالات در هوموستاز همزیستی انسان- میکروب می‌تواند ناشی از رژیم‌های نامتعادل، درمان‌ها برای بهبود عفونت‌ها، تلاش برای تسکین بیماری‌های خودایمن و تخریبگر و مداخلات عمل جراحی باشد. پرسش این است که چه کاری می‌شود کرد تا سلامت را بازگرداند و همزیستی را نیز ارتقا داد. در شرایط بسیار وخیم که تغییرات همزیستی ممکن است به‌عنوان یک رویداد تهدیدکننده‌ی حیات دیده شود، توان بازیافت اکوسیستم انسانی، یا بهتر است بگوییم اکوسیستم یک انسان، به نظر مناسب‌تر می‌آید. این اساس FMT است، اعم از آلوژنیک[۱۲] یا اتولوگ می‌باشد. در این موارد، بازیابی اکولوژی میکروبی می‌تواند برای حفظ عملکرد GI، نیرومند ساختن ایمنی درمانی و پیشگیری از کلونیزاسیون پاتوژن‌های مقاوم به دارو مهم باشد.

 

فرانسیسکو گارنر: تحقیقات میکروبیوم فرصت‌هایی برای گسترش داروهای تازه و طرح هدف‌های بالقوه فراهم می‌کند. برخی عوامل میکروبی زیرمجموعه‌های سلول‌های لنفوسیت T را در مدل‌های حیوانی القا می‌کنند. یک آگاهی بهتر از تعاملات میکروب- میزبان، مکانیزم‌ها و گیرنده‌های میزبان را آشکار خواهد کرد تا هدف داروهای سنتتیک باشند. یک حوزه‌ی دیگر فرصت‌ها، تحقیق درباره‌ی میکروب‌ها در پردازش مواد فیتوشیمیایی مشتق از لبنیات با عملکردهای زیستی است؛ به‌عنوان مثال برخی فلاونوئیدهای مشتق از گیاه نشان داده‌اند که مصرف انرژی میزبان را با افزایش ترموژنز در بافت چربی قهوه‌ای موش تحریک می‌کنند؛ و متابولیسم میکروبی این مواد می‌تواند واسطه‌ی تأثیرات فیزیولوژیک مختلف باشد؛ بنابراین مطالعاتی که نقش فلاونوئیدهای اصلاح شده توسط میکروب را بر روی مصرف انرژی بررسی می‌کنند، فرصت‌هایی برای توسعه‌ی داروهای تازه فراهم می‌کنند. یک مشاهده‌ی جالب دیگر این است که غلظت پایین‌تر الکترولاکتون‌های موجود در ادرار که از متابولیسم میکروبی لیگنین موجود در رژیم غذایی تولید شده، با افزایش خطر افسردگی پیش از قاعدگی در زنان مرتبط است. این مشاهده می‌تواند منجر به کشف راه‌های تازه در محور میکروبیوتا- مغز و اهداف دارویی بالقوه شود.

 

روت آن لونا: در حالی‌ که سروتونین در درمان شماری از مشکلات روانی هدف قرار گرفته شده است، اما در مورد علایم اصلی ASD، سروتونین هنوز بعنوان هدف درمانی استفاده نشده است. با تعاملات شناخته‌شده بین سیستم اعصاب مرکزی و گوارشی از طریق محور روده-مغز، و تولید سروتونین فراوان توسط روده، سروتونین یک هدف پایا و امیدوارکننده برای حل علائم GI و هم علائم رفتاری در ASD محسوب می‌شود. میکروب‌های خاص مرتبط با ASD کودکان و علائم GI همراه آن، مرتبط با تریپتوفان و ۵-هیدروکسی ترپتامین بوده‌اند. مشکلات خواب که عموماً گزارش شده است، حداقل به‌طور نسبی (مثلاً کاهش تأخیر در به خواب رفتن) توسط مکمل ملاتونین حل شده که بیش از پیش حمایت‌کننده‌ی نقش سروتونین در علامت‌شناسی ASD است. با اینکه هردوی میزان بالا و میزان پایین سروتونین می‌توانند القاکننده‌ی علائم شبه ASD در مدل‌های حیوانی برای ASD باشند، این یافته‌ها همچنین از قابلیت درمانی مرتبط با مسیر سروتونین حمایت می‌کنند.

 

یهودا رینگل: از آنجایی که این حوزه هنوز در دوران ابتدایی خود است، ابزارهای مداخله (مثلاً، آنتی‌بیوتیک درمانی، پیوند مدفوع) تأثیری کند و غیراختصاصی دارند. به نظر می‌رسد که توسعه‌ی اهداف مناسبت‌تر مداخله‌های دارویی با پایه‌ی میکروبیوم برای بیماری‌های خاص در آینده‌ای نه چندان دور قابل دسترس است. با این حال، مداخلات شامل مسیرهای وسیع‌تر‌ بر پایه‌ی میکروبیوم برای بهبود سلامت و پیشگیری از بیماری‌هاست. با رشد سریع دانش ما درباره‌ی ترکیبات و عملکرد میکروبیوم انسانی، ما می‌توانیم به‌طور مؤثر میکروبیوم سالم را با افزایش تنوع میکروبی، استقامت و انعطاف نسبت به استرس‌زاهای مختلف تقویت کنیم. قدرت شناسایی تغییرات میکروبی مرتبط با بیماری‌های خاص می‌تواند منجر به توسعه‌ی استراتژی‌هایی برای اصلاح احتمالی همزیستی شود. یک حوزه‌ی بالقوه‌ی دیگر توسعه می‌تواند ادجوانت درمانی بر پایه‌ی میکروبیوم برای تقویت تأثیرات مداخلات رژیم غذایی و درمان دارویی کلاسیک یا جلوگیری از عوارض جانبی باشد.

 

آیا می‌توانید دیدگاه خود درباره‌ی اهمیت نسبی ترکیب میکروبی و  عملکرد آن را در بیماری انسانی توصیف کنید؟

جوئل دور: میکروبیوم هر انسانی منحصربه‌فرد است؛ متاژنومیک روده‌ای انسان به ما می‌گوید که ما یک   میکروبیوم مشترک داریم  اما همچنان ترکیب یا خصیصه‌های فردی میکروبیوم ما متفاوت است. تشابهات در عملکرد میکروبی بسیار بیشتر از تشابهات در ترکیب میکروبی بین افراد است. این مشاهدات بر حفظ عملکرد تأکید می‌کند و متابولیت‌های میکروبی و پروتئین‌ها را که به‌عنوان علامت‌هایی بین انسان‌ها و میکروبیوم‌ها عمل می‌کنند، شامل می‌شود. فراتر از متاژنومیک، انتظار می‌رود توجه فزاینده‌ای به متاترنسکریپتومیک، متاپروتئومیک و متابولومیک اختصاص یابد. از نظر تشخیصی، چیزی که اهمیت دارد حساسیت و اختصاصیت آزمایشگاهی اعطا شده توسط یک خصیصه یا دسته‌ای از خصیصه‌هاست. مولکول‌های تکی و ژن‌های میکروبی تکی، به‌علاوه‌ی ترکیبات ملکول‌ها یا ترکیبات ژن‌ها باید برای آزمایش‌های تشخیصی تازه مدنظر قرار گیرند.

 

فرانسیسکو گارنر: شواهد برگرفته از مطالعات میکروبیوتای روده‌ی انسان نشان می‌دهد که طبقه‌بندی منجر به شناسایی نشانگرهای معتبر جهانی نمی‌شود. اغلب مطالعات از راه‌های تعیین توالی ۱۶S rRNA برای شناسایی خصیصه‌های طبقه‌بندی جوامع میکروبی استفاده کرده‌اند. این پروسه برای شناسایی نسبت‌هایی از توالی‌های مرتبط با هر دودمان و دیگر سطوح طبقه‌بندی کارآمد است، اما در فراهم کردن اطلاعات از اعضای جامعه در سطح گونه و سویه ناموفق است. تفاوت‌های در سطح گونه یا سویه بین افراد می‌تواند بزرگ باشد و اغلب مطالعات، اطلاعاتی درباره‌ی شاخص‌های فاصله‌ی تشابه بین نمونه‌ها از افرادی که بر طبق وضعیت سلامتشان گروه‌بندی شده‌اند ارائه می‌دهند. اغلب تفاوت‌های مشهود به لحاظ آماری که بدین روش شناسایی شده‌اند، معنای زیستی اندکی دارند و دلالت‌های روشنی از منظر کلینیکی ندارند. دسته‌های مختلف ممکن است عملکردهای یکسان درون اکوسیستم میکروبی داشته باشند و در نتیجه توالی ژن ۱۶S rRNA برای توصیف نقش زیستی جوامع میکروبی ناکارآمد به نظر می‌رسد. روش‌های تعیین توالی کل ژنوم اطلاعات بهتری را درباره‌ی میکروب‌های روده و عملکرد آن‌ها ارائه خواهد داد. با این حال، این پروسه هنوز از نظر توسعه‌ی ابزارهای تحلیل داده تعیین توالی کل ژنوم خام است. نیاز به تحقیقات بیشتری جهت استانداردسازی این تکنولوژی‌ها برای کاربرد آزمایشگاهی وجود دارد.

 

روت آن لونا: انتخاب‌های متعدد برای دستکاری میکروبی و درمان بیماری انسانی شامل آنتی‌بیوتیک‌ها، پره‌بیوتیک‌ها/ پروبیوتیک‌ها، یا پیوند کل جمعیت از طریق FMT است. هدف نهایی، بازگرداندن عملکرد به میکروبیوم موردنظر است. شامل شدن متابولومیک در تحقیقات در حال پیشرفت ما، به ما اجازه داده که بر روی عملکرد جمعیت‌های میکروبی متمرکز بمانیم و یک ارزیابی تنوع جمعیت میکروبی می‌تواند آن عملکردها را ارائه دهد. تعاملات پیچیده‌ی محیط، ژنتیک انسان و میکروبیوم با هم عملکرد را دیکته می‌کنند. تجمع ادامه‌دار یک حجم بحرانی از داده‌ها در جمعیت‌های خاص بیمار در سرتاسر جهان به ما اجازه می‌دهد درک خود را از نقش عملکردی میکروبیوم در سلامت و بیماری انسان بیشتر کنیم.

 

یهودا رینگل: میکروبیوم انسانی به‌طور گسترده به‌عنوان یک عضو عملکردی مهم در حفظ سلامت و جلوگیری از بیماری شناخته و درک شده است. مشابه اعضای انسان، میکروبیوم نیز از واحدهای عملکردی متعددی تشکیل شده که با هم برای سود رساندن به میزبان کار می‌کنند. تحقیقات اخیر در این حوزه نشان داده که میکروب‌های متعدد، حتی از جنس‌های مختلف ممکن است عملکرد مشابهی داشته باشند. همپوشانی عملکردی اساسی بین میکروب‌های مختلفی که در بدن انسان‌ها سکونت دارند، دیده می‌شود. تغییرات در جمعیت‌های میکروبی بسته به تغییرات فراوانی نسبی میکروب‌ها، مادامی‌که دیگر باکتری‌ها این تغییرات را جبران می‌کنند، ممکن است منجر به عوارض آسیب‌زا نشود. عملکردهای اصلی میکروبیوم می‌تواند حفظ شود. شناسایی عملکردها و تعاملات بی‌شمار این گروه‌ها، همچنان چالش مهم این حوزه است. پیشرفت‌های وسیع در متاژنومیک، ابزارهایی برای مشخص کردن میکروبیوم انسان فراهم کرده و تمرکز اولیه تحقیقات را بر روی ترکیب میکروبی قرار داده است. درحالی‌که تکنیک‌ها همچون متابولومیک قوی‌تر و مقرون به‌صرفه‌تر می‌شوند، ما احتمالاً شاهد یک تأکید فزاینده بر بررسی عملکرد میکروبی خواهیم بود. درنهایت، ما نیازمند هر دو مسیر تحقیقات برای پیشرفت در این حوزه هستیم؛ ما باید مشخص کنیم که کدام عملکردهای وابسته به میکروبیوم در سلامت و بیماری مهم هستند و این عملکردها توسط کدام میکروب‌ها انجام می‌گردد تا به‌طور مؤثر زیست میکروبیوم انسانی را پیگیری و در آن مداخله کنیم.

این مقاله ترجمه‌ای است از :

Microbiome-Based Diagnostics:

Ready for Applications in Laboratory Medicine?

Clinical Chemistry 63:11

۱۶۷۴–۱۶۷۹ (۲۰۱۷)

[۱]International Human Microbiome Consortium

[۲]dysbiosis

[۳]Fecal microbiota transplantation

[۴]Joel Dore

[۵]xenobiotic

[۶]Francisco Guarner

[۷]Ruth Ann Luna

[۸]killifish

[۹]Max Planck Institute for Biology of Ageing

[۱۰]Yehuda Ringel

[۱۱]Multiomic profiling

[۱۲]allogenic

متفورمین و میکروبیوم روده

پیوند میکروبیوتای مدفوعی

نکات مهم کاربردی در میکروب‌شناسی بالینی (۱)

مروری بر آزمون‌های تعیین حساسیت ضد میکروبی و روش‌های نویدبخش در آینده

برای دانلود پی دی اف بر روی لینک زیر کلیک کنید

برچسبها
  • شبنم موتابی
  • میکروبیوم

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *