האם המגוון החיידקי החבוי במזונות היומיומיים משפיע בשקט על בריאות המעיים שלך, ואפילו מעביר ישירות למיקרוביום שלך?
מחקר: מגוון מיקרוביאלי לא נחקר מ-2,500 מטאנומים של מזון וקשרים עם המיקרוביום האנושי. קרדיט תמונה: CI Photos / Shutterstock
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת תָאקבוצת חוקרים חקרה את המגוון של מיקרוביום מזון והשפעתם על המיקרוביום האנושי על ידי יצירת המשאב האצור FoodMetagenomicData (cFMD) בגישה פתוחה.
רֶקַע
למיקרואורגניזמים תפקיד מכריע במדעי המזון, משפרים את שיטות השימור ומשפרים את איכות המזון, הבטיחות והיתרונות הבריאותיים באמצעות תסיסה. עם זאת, חלק ניכר מהמגוון החיידקי במזונות נותר בלתי נחקר. מטאנומיקה של רובה ציד קידמה את ההבנה של קהילות אלה, אך מחקר נוסף נחוץ כדי לחשוף במלואו את המגוון והשפעתם על בריאות האדם.
לגבי המחקר
המחקר הנוכחי רכש 1,950 רצפים חדשים ו-583 מטאנומים של מזון גלובליים מ-50 מדינות על פני חמש יבשות, כאשר רוב הדגימות מאסיה, אירופה וצפון אמריקה. עבור כל מדגם נאספו 27 שדות מטא נתונים, כולל מאפיינים הקשורים לדגימה, הקשורים למזון וטכניים. תחומים אלה עברו סטנדרטיזציה על סמך עבודות קודמות והורחבו עם קלט של מיקרוביולוגים מזון. הדגימות סווגו לפי הרכב וייצור לקטגוריות, סוגים ותתי סוגים, עם סיווג נוסף של קבוצות מותססות ולא מותססות.
בידוד ורצף Deoxyribonucleic Acid (DNA) פעלו לפי פרוטוקול שנועד למקסם את התאוששות ה-DNA המיקרוביאלי מדגימות בעלות ביומסה נמוכה. לאחר ריצוף, קריאות גולמיות עברו עיבוד מוקדם להסרת קריאות וזיהומים באיכות נמוכה, והתוצאה היא סך של 2,512 מטאנומים של מזון. גנומים מורכבים עם מטאנום (MAGs) נוצרו באמצעות סדרה של שלבים, כולל בקרת איכות, הרכבה מטאנומית ו-binning, מה שהוביל לזיהוי של 5,136 MAGs פרוקריוטיים באיכות גבוהה ו-787 MAGs איקריוטיים. MAGs אלה התקבצו ב-1,036 פחי גנום ברמת מינים אוקריוטיים (SGBs), כולל 320 טקסים שלא תוארו בעבר.
ה-MAGs שולבו במשאבי MetaRefSGB ו- ChocoPhlAn המורחבים, ותרמו לפחי הגנום של מינים ידועים ולא ידועים (SGBs). עץ חיים פילוגנטי מקיף נבנה באמצעות גנומים מייצגים, ופרופילים טקסונומיים ופונקציונליים נוצרו לניתוח נוסף.
תוצאות המחקר
המחקר חקר את האוכלוסיות החיידקיות הקיימות במזון על ידי רכישה ורצף מטאנומי של 1,950 מיקרוביומי מזון באמצעות קונסורציום Microbiome Applications for Sustainable Food Systems through Technologies and EnteRprise (MASTER EU). אלה שולבו עם 583 דגימות זמינות לציבור, והביאו ל-2,533 מטאנומים מ-59 מערכי נתונים ב-50 מדינות. התוספת של דגימות MASTER הגדילה משמעותית את מספר המטאנומים של המזון ואת עומק הרצף, מה שמאפשר פרופילים מטאנומיים מרובי רמות. מטא נתונים אורגנו ב-27 שדות המכסים מידע מדגמי, הקשור למזון וטכני, עם סיווג מזון היררכי המבוסס על סוג מזון, גישת ייצור (מותסס/לא מותסס) ותכונות מזון ספציפיות. המחקר כלל קטגוריות מזון מגוונות, החל ממשקאות חלב ומשקאות מותססים ועד לקטגוריות פחות מאופיינות כמו זרעים מותססים ודגים לא מותססים.
המחקר יצר 27,123 MAG, שסוננו והביאו ל-10,112 MAGs פרוקריוטיים באיכות גבוהה או בינונית. אלה שולבו עם למעלה ממיליון רצפים גנומיים והתקבצו ל-1,036 SGBs ספציפיים למזון. המחקר הרחיב עוד יותר את המגוון הגנומי של מיני חיידקים טיפוסיים הקשורים למזון, עם חלק ניכר מה-MAG שמקורו במקורות חלב. עם זאת, דגימות שאינן חלביות תרמו גם הן בעיקר למגוון הגנומי, עם מינים כמו Lactiplantibacillus plantarum ו Bacillus subtilis נפוץ במזונות מותססים.
מחצית מה-SGB של המזון הכילו לפחות גנום ייחוס אחד והוקצו טקסונומית ברמת המין. זה משקף את הייצוג הגבוה של מוצרי חלב בין המינים המשוחזרים ביותר. עם זאת, חלק ניכר מהמחקר התמקד ב-SGBs לא ידוע (uSGBs), אשר ייצגו חלק ניכר מהמגוון המיקרוביאלי במזון ונמצאו על פני קטגוריות מזון שונות. ה-uSGBs הללו ייצגו חלק ניכר מהמגוון המיקרוביאלי במזון ונמצאו על פני קטגוריות מזון שונות. המחקר זיהה גם חתימות מיקרוביאליות ספציפיות למזון והדגיש את הפוטנציאל לשימוש בחתימות אלה במעקב ובאימות מזון.
יתר על כן, המחקר חקר את החפיפה בין מזון למיקרוביום אנושי, וחשף כי חיידקים מסוימים הקשורים למזון הם מתנחלים נפוצים של המיקרוביום האנושי, במיוחד אצל תינוקות. המחקר ערך ניתוח ברמת הזנים כדי לזהות דפוסי העברה פוטנציאליים בין מזון ומיקרוביום אנושי, עם מינים כמו לקטובצילוס paracasei ו Streptococcus gallolyticus מראה עדות לחפיפת מתחים. החקירה התרחבה גם לטקסיות פטריות, עם Saccharomyces cerevisiae בהיותו האאוקריוט השכיח ביותר במטאנומים של המזון, מה שמדגיש עוד יותר את המורכבות והמגוון של מיקרוביומי מזון.
מסקנות
לסיכום, המחקר פיתח cFMD, משאב מקיף המשלב מטאנומים של מזון שצורפו לאחרונה וזמינים לציבור עם מטא נתונים סטנדרטיים. זה הרחיב את האפיון של מיקרוביום מזון, הוסיף 10,899 MAG וזיהה 320 מינים חדשים. שילוב נתונים אלה עם יותר מ-20,000 מטאנומים אנושיים גילה חפיפה של 3% במינים חיידקיים בין מזון למיקרוביומים אנושיים בוגרים, עם חפיפה גבוהה יותר (56%) בתינוקות. המחקר גם מדגיש את הפוטנציאל להעברת מיקרוביום ממזון לאדם, תוך שימת דגש על המשמעות של חפיפות אלו ואת האינטראקציות המורכבות בין מזון למיקרוביום אנושי.
