Μυστηριώδη κομμάτια DNA που ονομάζονται ‘inocles’ θα μπορούσαν να κρύβονται στο στόμα σας
Νέα κομμάτια DNA στο ανθρώπινο στοματικό μικροβίωμα μπορεί να σχετίζονται με τη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος, σύμφωνα με μελέτη.
Οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει τεράστια, μυστηριώδη κομμάτια DNA στο στοματικό μικροβίωμα — τον πληθυσμό βακτηρίων και άλλων μικροβίων που ζουν στο στόμα μας — και δηλώνουν ότι αυτά τα γιγάντια DNA μπορεί να επηρεάζουν το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα.
Είναι καλά γνωστό ότι έχουμε πολλά βακτήρια στο στόμα μας και ότι αυτά τα μικρόβια μπορούν να έχουν τόσο θετικές όσο και αρνητικές επιπτώσεις στην στοματική μας υγεία και στη γενική μας υγεία.
Τώρα, σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 11 Αυγούστου στο περιοδικό Nature Communications, οι ερευνητές αναφέρουν μια προηγουμένως ανεξερεύνητη πτυχή του στοματικού μικροβιώματος: γιγάντια κομμάτια βακτηριακού DNA που αποχωρίζονται από το κύριο γονιδίωμα των μικροβίων. Επιπλέον, αυτά τα κομμάτια DNA σχετίζονται με αλλαγές στο ανοσοποιητικό σύστημα του οργανισμού και ακόμη και με την εμφάνιση ορισμένων τύπων καρκίνου, διαπίστωσε η ομάδα.
Η μελέτη παρέχει “ένα νέο κομμάτι του παζλ που είναι ένα βήμα προς την κατανόηση του στοματικού μικροβιώματος, της ανθρώπινης υγείας και των ανθρώπινων ασθενειών,” δήλωσε ο Floyd Dewhirst, καθηγητής στο ADA Forsyth Institute, που δεν συμμετείχε στην έρευνα, σε email του προς το Live Science.
Οι μελέτες μικροβιώματος, που έχουν ανθίσει την τελευταία δεκαετία, έχουν δείξει ότι τα μικροβιώματα σε όλο το σώμα παίζουν σημαντικούς ρόλους στην ανθρώπινη υγεία και ασθένεια. Οι ερευνητές έχουν προσδιορίσει τους τύπους και τις αναλογίες διαφόρων μικροβιακών ειδών που ζουν σε μέρη όπως το στόμα και το έντερο μας, και στη συνέχεια χρησιμοποίησαν αυτά τα δεδομένα για να δουν πώς οι διαφορές σε αυτές τις χαρακτηριστικές σχετίζονται με την υγεία μας.
Με τα χρόνια, τα γονιδιώματα αυτών των ειδών έχουν μελετηθεί εκτενώς, αλλά οι συμβατικές γενετικές αναλύσεις δεν έχουν ακόμη μπορέσει να εξηγήσουν όλους τους συνδέσμους μεταξύ του μικροβιώματος και της γενικής κατάστασης υγείας μας.
Οι ερευνητές στο εργαστήριο του Yutaka Suzuki στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο ήθελαν να εξερευνήσουν αυτά τα χαμένα δεδομένα και εμπνεύστηκαν από την πρόσφατη ανακάλυψη γιγάντιων εξωχρωμοσωματικών στοιχείων (ECEs) σε βακτήρια που ζουν στο έδαφος. Τα ECEs είναι κομμάτια DNA που είναι ξεχωριστά από το κύριο γονιδίωμα ενός οργανισμού. Στον άνθρωπο, το μιτοχονδριακό μας DNA — που αποθηκεύεται στα εργοστάσια ενέργειας των κυττάρων μας — είναι ένα ECE. Σε βακτήρια, ένα κοινώς γνωστό μικρό ECE ονομάζεται πλασμίδιο.
Ο Yuya Kiguchi, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και τώρα ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, και οι συνάδελφοί του στο εργαστήριο Suzuki προέβλεψαν ότι γιγάντια ECEs θα μπορούσαν να βρεθούν σε βακτήρια που ζουν σε μέρη εκτός από το έδαφος.
“Ίσως πολλά από αυτά τα γιγάντια εξωχρωμοσωματικά στοιχεία βρίσκονται στο περιβάλλον, στο πεδίο του μικροβιώματος ή σε παθογόνα,” είπε ο Kiguchi στο Live Science. “Αλλά δεν γνωρίζουμε κανένα παράδειγμα αυτού του είδους γιγάντιου εξωχρωμοσωματικού στοιχείου από το κομμενσάλι [ανθρώπινο] μικροβίωμα.” Τα κομμενσάλ μικρόβια είναι αυτά που ζουν συμβιωτικά στο ή στο ανθρώπινο σώμα.
Χρησιμοποιώντας δείγματα σίελου από εκατοντάδες άτομα, οι ερευνητές βρήκαν, για πρώτη φορά, ότι γιγάντια ECEs υπάρχουν και στο στοματικό μας μικροβίωμα. Η ερευνητική ομάδα ονόμασε αυτά τα γιγάντια κομμάτια DNA “inocles;” το όνομα σημαίνει “κωδικός αλληλουχίας εισαγωγής· στοματική προέλευση· κυκλική δομή γονιδιώματος.” Διαπίστωσαν επίσης ότι περίπου το 74% των ανθρώπων στη μελέτη τους κατείχαν αυτά τα inocles στο στοματικό τους μικροβίωμα.
Γιατί όμως είναι αυτή η πρώτη φορά που ανακαλύπτονται τα inocles; Οι περισσότερες γενετικές πειραματικές διαδικασίες σε βακτήρια χρησιμοποιούν μεθόδους αλληλούχισης DNA μικρής ανάγνωσης. Αυτό συνεπάγεται τη κοπή του DNA ενός κυττάρου σε μικρότερα κομμάτια, κωδικοποιώντας τα, και στη συνέχεια συναρμολογώντας τα κομμάτια σε ένα πλήρες γονιδίωμα με τη βοήθεια υπολογιστή. Ενώ αυτή η μέθοδος αλληλούχισης μπορεί εύκολα να εντοπίσει μικρά ECEs, όπως τα τυπικά βακτηριακά πλασμίδια, τα inocles είναι πολύ μεγάλα και πολύπλοκα για να τα ανιχνεύσουν οι μέθοδοι μικρής ανάγνωσης.
Χρησιμοποιώντας αλληλούχιση DNA μεγάλης ανάγνωσης — μια πιο δαπανηρή και χρονοβόρα μέθοδο όπου μεγαλύτερα κομμάτια DNA αλληλουχούνται και συνδέονται μεταξύ τους — οι επιστήμονες μπορούσαν να ταυτοποιήσουν αυτά τα μεγάλα κομμάτια εξωχρωμοσωματικού DNA στα βακτήρια δειγμάτων σίελου ανθρώπων. Συσχετίζοντας αυτά τα αποτελέσματα με δείγματα αίματος από τα ίδια άτομα, διαπίστωσαν επίσης ότι οι διαφορές στα επίπεδα των inocles σχετίζονται με διαφορές στο ανοσοποιητικό σύστημα, συμπεριλαμβανομένης της ανοσολογικής αντίδρασης σε ορισμένες βακτηριακές και ιογενείς λοιμώξεις.
Εξήντα οκτώ άτομα στη μελέτη είχαν είτε έναν τύπο καρκίνου κεφαλής και λαιμού είτε κολορεκάλ καρκίνο, και αυτά τα άτομα είχαν χαμηλότερα επίπεδα inocles στα στοματικά μικροβιώματά τους σε σύγκριση με άτομα που δεν είχαν αυτούς τους καρκίνους. Αυτό εγείρει την πιθανότητα χρήσης αυτών των γ freshly ανακαλυφθέντων γιγάντιων κομματιών DNA ως μελλοντικών βιοδεικτών για καρκίνο, προτείνουν οι συγγραφείς της μελέτης.
Ως επόμενο βήμα, οι ερευνητές φιλοδοξούν να καλλιεργήσουν αυτά τα inocles στο εργαστήριο ώστε να μπορέσουν να διερευνήσουν περαιτέρω τη λειτουργία τους και πώς μπορούν να μεταδοθούν μεταξύ βακτηρίων και ανθρώπων.
“Τώρα που ξέρουμε ότι τα inocles υπάρχουν, μπορούμε να προσπαθήσουμε να καταλάβουμε τις λειτουργίες τους και τους πιθανους ρόλους τους στην υγεία και την ασθένεια,” δήλωσε ο Dewhirst.