Биология человека зависит от триллионов различных микроорганизмов, взаимодействующих между собой и с человеком.
Центральное место в этом взаимодействии занимает микробиом, который можно понимать как набор генов, кодирующих белки, и количество которых более чем на порядок превышает количество генов в ядерном геноме человека. Несмотря на сложную задачу аннотирования этого множества микробных генов, было начато крупномасштабное компьютерное картирование тысяч генов микробиома человека и белков, которые они кодируют. Многие из аннотированных белков выполняют функции в рамках своих микробных сообществ, включая коммуникацию между микроорганизмами, адаптацию и защиту от других микроорганизмов. Кроме того, были выявлены другие специфические микробные соединения, включая антимикробные пептиды, антибиотики и белки или липиды, которые в доклинических, а в некоторых случаях и в клинических ситуациях, модулируют биологию хозяина.
Среди функций организма, на которые влияет кишечная микробиота, те, которые участвуют в метаболизме, представляют особый интерес для разработки новых подходов к профилактике или лечению широко распространенных нарушений обмена веществ у человека, таких как ожирение, диабет и остеопороз. Международная группа ученых под руководством Копенгагенского университета проведя исследование, опубликованное в в журнале Nature Microbiology, выявила специфический штамм бактерий, который может открыть путь к совершенно новому классу терапевтических средств.
Ruminococcus torques является распространенным и многочисленным представителем комменсальной микрофлоры кишечника человека, однако его функциональная роль в регуляции метаболизма хозяина остается в значительной степени неизученной. Эта бактерия вырабатывает два белка, которые частично напоминают гормон иризин. Иризин выделяется мышцами во время физической активности и играет важную роль в жировом обмене. Обнаруженные сигнальные белки, названные RORDEP1 и RORDEP2, влияют на гормональный баланс организма и влияют на вес, плотность костной ткани и уровень сахара в крови.
"Мы обнаружили, что количество бактерий, продуцирующих RORDEP, может варьироваться у разных людей в 100 000 раз, и что люди с высоким уровнем этих бактерий, как правило, худее", - рассказал ведущий автор исследования Йонг Фан. Исследователи описывают, как белки RORDEP увеличивают выработку организмом таких гормонов, как GLP-1 и PYY, которые помогают регулировать аппетит и уровень сахара в крови, а также инсулин, который необходим для поддержания стабильного уровня сахара в крови. В то же время они подавляют другой гормон, GIP, который может способствовать увеличению веса. Белки RORDEP также непосредственно способствуют сжиганию жира.
"В экспериментах с крысами и мышами, которые получали либо кишечные бактерии, продуцирующие RORDEP, либо сами белки RORDEP, мы наблюдали снижение набора веса и уровня сахара в крови, а также увеличение плотности костной ткани. Самое интересное, что мы впервые составили карту кишечных бактерий, которые изменяют наш гормональный баланс", - говорит Фан. Исследование роли кишечных бактерий в здоровье человека привело авторов к созданию биотехнологической компании GutCRINE. В настоящее время проводятся первые клинические испытания, в одном из которых здоровым участникам давали живые бактерии, которые продуцируют RORDEPs, чтобы изучить, как они влияют на биологию человека. В другом исследовании проверялось непосредственное действие белка RORDEP1.
"Сейчас мы проводим наши фундаментальные исследования на людях, чтобы выяснить, могут ли бактерии, продуцирующие RORDEP, или белки RORDEP - в их естественной или химически модифицированной форме — послужить основой для нового класса биологических препаратов, известных как фармабиотики", — рассказал Фан. "Заглядывая на 10-15 лет вперед, наша цель - проверить потенциал бактерий, продуцирующих RORDEP, как для профилактики, так и для лечения. Мы хотим выяснить, могут ли они функционировать в качестве пробиотиков второго поколения, используемых в качестве пищевой добавки для профилактики распространенных хронических заболеваний, и могут ли модифицированные белки RORDEP в будущем использоваться в качестве лекарств от сердечно-сосудистых заболеваний, ожирения, диабета и остеопороза".
