Search
חלבוני YAP ו-TAZ מנחים את התפתחות העצם ברחם

שיטה חדשנית שופכת אור על החלבונים שמאחורי בריאות הבטן

מחקר חדש של מכון וויזמן זיהה את כל החלבונים במדגם צואה – אלה מהמיקרוביומה, גוף האדם והמזון – וחשפו את הסודות הנסתרים של המעיים והשפעתם על מחלת האדם

אם האיברים בגופנו יוכלו לדבר, המעיים עשויים להיות אלה שיגלו את האמיתות הנסתרות ביותר על אורח חיינו ובריאותנו. לאורך הדרך, "הווידויים" שלהם יכולים לספק מידע מכריע למחקר ביו -רפואי וקליני. מכון ויזמן לחוקרי המדע העניקו כעת בדיוק סוג כזה של "קול" למעי. במחקר שפורסם היום ב תָאהמדענים מציגים שיטה שיכולה לזהות בו זמנית, באמצעות בדיקת דגימת צואה, את כל החלבונים במעי – כולל אלה ממזון, מגופו של האדם וממיקרוביומה במעי. השיטה מאפשרת בכך לפענח את האינטראקציות בין חלבונים אלה ברמת דיוק ורזולוציה חסרי תקדים.

המיקרוביומה הייתה נקודת המוצא למחקר, בהנהגת שיתוף פעולה על ידי DRS. רפאל ואלדס-מאס, אבנר לשם ודנפינג ז'נג ממעבדת פרופ 'ארן אלינב, בשיתוף עם ד"ר אלון סוידור מהמרכז הלאומי של ננסי וסטיבן גרנד ישראל לרפואה בהתאמה אישית. "רצינו לחרוג מרצף DNA, השיטה הרגילה של לימוד המיקרוביומה", אומר אלינב, ממחלקת האימונולוגיה של וויזמן. "DNA יכול לומר לנו אילו חיידקים קיימים במעיים ולהצביע על פעילותם הפוטנציאלית. חלבונים חיידקיים, לעומת זאת, יכולים לחשוף ישירות אם חיידקים אלה פעילים, איזו פעילות הם מבצעים וכיצד תפקודם משפיע על גוף האדם בבריאות ובמחלה "

זיהוי חלבונים מאתגר בגלל ההרבה העצום שלהם, המורכב על ידי קווי דמיון בקרב חלבונים ממינים שונים. 20,000 הגנים לייצור חלבון בערך בגנום האנושי, למשל, מולידים מיליוני וריאציות חלבון; זיהוים באמצעות מסדי נתונים חלבונים קיימים יכול להיות מסובך וגוזל זמן רב. שיטת מכון וויזמן החדשה עוסקת באתגר זה, בחלקה על ידי שילוב של רצף DNA וספקטרומטריה המונית ליצירת מפת חלבון קטנה יותר ומותאמת לחולה.

"החלבונים במעיים הם 'המילים' שיום אחד יחשפו בדיוק את מה שהמעיים שלנו צריכים – ואיך לספק את זה"

השיטה, המכונה iphomed-קיצור של פרוטו-גנומיקה משולבת של מארח, מיקרוביומה ותזונה-מאפשרת לפענח את כל פעילות המיקרוביומה על ידי הצגת אילו חלבונים בדגימת צואה מגיעים מהם זני חיידקים ובאילו כמויות. בנוסף, הוא מזהה את החלבונים המופרשים על ידי הבטן האנושית בתגובה לאותות המגיעים מהמיקרוביומה. ביחד, חלבונים משני מקורות אלה מייצרים אטלס של תקשורת הגוף עם המיקרוביומה, למשל, במהלך חשיפה לחיידקים הגורמים למחלות או לאנטיביוטיקה.

לפיכך, בשיטה, חוקרי וויזמן מצאו כי הבטן האנושית יכולה להפריש עשרות פפטידים אנטי -מיקרוביאליים שלא היו ידועים בעבר הפועלים כמו אנטיביוטיקה טבעית, והורגים חלק מהחיידקים במיקרוביומה ובסופו של דבר מעצבים את האיפור שלה. ממצא זה עשוי לעזור להסביר מדוע ההרכב של המיקרוביומה של כל אחד הוא ייחודי, מה שמוביל להבדלים ברגישות למחלות.

לא עוד בוגד בדיאטה

כאשר החוקרים חשבו שהם סיימו לפתח את השיטה, היא יכולה לזהות 97 אחוז מהחלבונים בכל מדגם צואה, שהיה שיעור גבוה, אך אי האפיון בעקביות של 3 האחוזים שנותרו נראה תמוה. מחקרים נוספים הבהירו כי אלה מקורם לא במיקרוביומה ולא ברקמות הגוף: הם הגיעו ממזון.

התגלות זו העלתה כי שיטת ויזמן עשויה להיות מסוגלת לענות על צורך קשה, ארוכת שנים במדע התזונתי, זו של אספקת אמצעי לא פולשני לחשיפת הפרטים המדויקים של התזונה של האדם. כדי להתמודד עם אתגר זה, הצוות יצר מאגר נתונים של חלבונים שנמצאו במאות מוצרי מזון וזיהה את אלה הייחודיים לכל פריט מזון. התפתחויות אלה אפשרו ללמוד בדיוק חסר תקדים, מדגימות צואה, מה שאנשים אכלו. לדוגמה, כאשר מיושמים על דגימות שנאספו משתי קבוצות של מתנדבים בריאים, האחת בגרמניה והשנייה בישראל, השיטה זיהתה רמה דומה של צריכת חיטה בשתי האוכלוסיות, אך רק לדגימות הגרמניות היו כמויות גדולות של חלבונים מחזיר; לעומת זאת, מרבית חלבוני הבשר בדגימות הישראליות הגיעו מעופות.

באחד הניסויים שערך הצוות, מתנדבים התבקשו לצרוך רפרטואר משתנה של פריטי מזון, כולל בוטנים, בימים ייעודיים. לא רק שהשיטה קבעה במדויק מתי נאכלו פריטי מזון אלה, היא הייתה כה רגישה עד שהיא יכולה להצביע על צריכה של פחות מחמישה בוטנים ביום.

בניסוי אחר, החוקרים הצליחו לעקוב במדויק בשינויים בתזונה של אנשים עם מחלות במערכת העיכול. באחד המקרים, השיטה זיהתה נכון ילד עם מחלת צליאק שאובחנה לאחרונה שלא הצליח לעקוב אחר התזונה הנטולת שלו ללא גלוטן.

"ניתן להשתמש בשיטה שלנו כדי לדעת אם מישהו שומר על כשר או שמא אדם צמחוני קפדני כמו שהוא מכריז על עצמו להיות", אומר אלינב בחיוך. "אבל בנימה רצינית יותר, שיטת מעקב התזונה המסורתית, הדיווח העצמי, אינה מדויקת לשמצה. הידיעה ברמת דיוק רבה יותר ולפרט את מה שאנשים אוכלים, אפילו כאשר הארוחה שלהם מורכבת ומורכבת מרכיבים מרובים, יכולה לעזור לבסס אילו מבין המרכיבים הרבים בארוחה מועילים לבריאות ואשר הם בעייתיים. "

קידום אבחון וטיפול במחלות

כדי לחקור את השימוש בשיטה החדשה שלהם באבחון וטיפול במחלות, המדענים יישמו אותה על צואה של דגימות של חולים במחלות מעי דלקתיות, המאופיינת בדלקת מעיים קשה המושפעת מהדיאטה והמיקרוביומה. ניתוח הדגימות של משתתפי המחקר הישראלים, הגרמניים והאמריקאים אפשרה פענוח, בפירוט מולקולרי גדול, את האינטראקציות שהשתנו בין המעיים האנושית למיקרוביומה במעי המניעים את מקורותיה של מחלה זו. המחקר הוביל לגילוי של עשרות חלבונים חדשים שיכולים לשמש יעדים עתידיים פוטנציאליים לתרופות לטיפול במחלה חסרת קיפול זו כיום. החוקרים זיהו גם חלבונים אנושיים וחיידקיים ששימשו יחד, ניתן היה להתפתח לסמנים ביולוגיים חדשים לאבחון סוג המחלה, הערכת חומרתה ומעקב אחר התקדמותה. בדיקות חדשות אלה מבטיחות לבצע ביצועים טובים יותר מקלפרוטקטין, הסמן הביולוגי היחיד המאושר קלינית למחלות מעי דלקתיות.

בנוסף, באמצעות ניתוח IPHOMED של התזונה של החולים, החוקרים הצליחו לכמת את עמידה של המטופלים לטיפולים תזונתיים למחלות מעיים במעי ולקשר בין רמת ההקפדה על תזונה כזו לשיפור השליטה בדלקת. יתר על כן, הם הצליחו ליישם את השיטה הלא פולשנית שלהם על איתור מחלות במעי הדק, הצינור הארוך והדק שבאנשים בריאים סופגים את מרבית החלבונים מהמזון. מכיוון שהמעי הדק קשה לשמצה לדמיין ולגישה, לא ניתן היה לאסוף מחלה זו באמצעים קונבנציונליים.

"ביחד, החלבונים במעיים הם 'המילים' שיום אחד יאפשרו לנו לשמוע בדיוק מה מעיים שלנו אומרים לנו ובכך ללמוד לתת להם בדיוק את העזרה שהם צריכים", אומר אלינב. "יכולת זו תסייע לחוקרים להמציא התערבויות תזונתיות ורפואיות בהתאמה אישית למגוון רחב של הפרעות, במיוחד אלה שנפגעו מהמיקרוביומה, כולל מחלות דלקתיות, מטבוליות, ממאירות ונוירו -ניווניות."

מספרי מדע

בשיטות התפוקה הגבוהה האחרונות, IPHOMED זיהה בו זמנית עד 15,268 חלבונים חיידקיים מהמיקרוביומה, עד 528 חלבונים המופרשים על ידי גוף האדם ועד 1,041 חלבונים ממזון.

דילוג לתוכן