Čeští vědci pomohli vyvinout unikátní myší model pro studium střevního mikrobiomu

Výzkum posledních desetiletí přináší důkazy o nezbytnosti našeho soužití s mikroorganismy, přítomnými především ve střevě. V řadě článků jsme již ukázali roli střevních bakterií v některých onemocněních, zdravý mikrobiom hraje ovšem důležitou roli i ve vývoji jedince, zaručuje mu odolnost a také napomáhá imunitnímu systému například v boji s rakovinou. Osídlení mikroorganismy hraje důležitou roli nejen u vyšších živočichů, ale i u korálů nebo dokonce u rostlin.

Termínem mikrobiom nebo mikrobiota nazýváme soubor mikroorganismů, tedy bakterií, virů nebo hub, přítomných na určitém místě. Tím je nejčastěji trávicí soustava a její tlusté střevo, pak mluvíme o střevní mikrobiotě, specifické druhy mikroorganismů obývají ale i kůži, dýchací cesty nebo pohlavní orgány. Slovo „mikrobiom“ odkazuje na termín „biom“ z ekologie, vyjadřující soubor ekosystémů. Jenom lidský střevní mikrobiom čítá několik tisíc druhů bakterií a jejich počet převyšuje počet buněk našeho těla, ve střevě každého z nás tedy opravdu najdeme množství druhově rozmanitých a životem překypujících ekosystémů.

Není tedy ku podivu, že se výzkum v několika desetiletích intenzivně zaobírá studiem střevní mikrobioty. Ve vědě nejpoužívanější pokusné zvíře, laboratorní myš, má složení mikrobioty od člověka odlišné, ale především velmi variabilní. Zdravá laboratorní myš má ve svých střevech přes tři sta různých druhů bakterií, které se ovšem mohou lišit mezi jedinci, a pak především mezi jednotlivými laboratořemi. To ztěžuje celý výzkum, protože rozdílné osídlení střev pokusných zvířat samozřejmě ovlivňuje výsledky pokusů.

Pro účely výzkumu jsou vědci schopni myši zbavit všech mikroorganismů a následně je chovat ve sterilních podmínkách. Bezmikrobní zvířata ovšem vykazují značné zdravotní komplikace, například poruchy v růstu nebo ve vývoji imunitního systému. Proto je snahou výzkumníků vytvořit myší model osídlený známými bakteriálními druhy, což má pomoci objasnit jejich roli. Na tom se podíleli odborníci z Mikrobiologického ústavu Akademie věd z laboratoře v Novém Hrádku v Orlických horách a své výsledky publikovali v časopise Nature Communications.

Vědci z Nového Hrádku osadili původně bezmikrobní myši pouze patnácti bakteriálními kmeny, u nichž jejich spolupracovníci přečetli celý genom, čímž jsou schopni popsat jejich funkci. Myši s takto omezeným mikrobiomem se pak těšily zdraví podobně jako myši s mnohem rozmanitější střevní mikrobiotou. „Použitá mikrobiota je odolná i vůči malým změnám ve výživě myší souvisejících s různými chovatelskými postupy. Navzdory své jednoduchosti navíc dokáže nahradit i funkce složitějších střevních bakterií tím, že účinně obnovuje celou řadu biologických procesů, které jsou u jedinců bez střevní mikrobioty narušeny,“ říká vedoucí skupiny Martin Schwarzer.

„Máme k dispozici hromadu dílků – jednotlivé střevní bakterie – a z nich vybíráme a skládáme dohromady model – střevní mikrobiom. O každém dílku přitom víme, co je zač a když jej přidáme do modelu, vidíme, jak funguje s ostatními kostičkami, tedy jestli je důležitý pro výslednou funkci, nebo naopak není. Kostičky přitom můžeme obměňovat, přidávat nebo ubírat a přitom sledovat, jak výsledný model na hostitele působí,“ vysvětluje Martin Schwarzer přínos jejich práce.

Zdroj: Akademie věd České republiky
Původní studie: Darnaud, M., De Vadder, F., Bogeat, P. et al. A standardized gnotobiotic mouse model harboring a minimal 15-member mouse gut microbiota recapitulates SOPF/SPF phenotypes. Nat Commun 12, 6686 (2021).
Úvodní fotografie: Rscrase, Wikimedia Commons