חוקרים כולל אלה באוניברסיטת טוקיו גילו תגלית מפתיעה שהסתתרו בפיותיהם של אנשים: שוכנים, אלמנטים של DNA ענקיים שנמלטו בעבר מהגילוי. נראה כי אלה ממלאים תפקיד מרכזי בסיוע לחיידקים להסתגל לסביבת הפה המשתנה ללא הרף. הממצאים מספקים תובנה רעננה כיצד חיידקים דרך הפה מתיישבים ונמשכים בבני אדם, עם השלכות פוטנציאליות על בריאות, מחלות ומחקר מיקרוביומה.
אתה יכול לחשוב שמדע הרפואה המודרני יודע כל מה שיש לדעת על גוף האדם. אך אפילו בעשור האחרון התגלו איברים קטנים, שלא היו ידועים בעבר, ויש תחום אחד של ביולוגיה אנושית שעוברת כיום רנסנס מחקרי, המיקרוביומה. זה כולל אזורים מוכרים כמו מיקרוביומה של הבטן, אך גם את המיקרוביומה הפה. בהשראת החלקה על ידי תגליות אחרונות של DNA זרים במיקרוביומה של האדמה, עמיתת מחקרי הפרויקטים יויה קיגוצ'י וצוותו הפכו את כוונם למערכת גדולה של דגימות רוק שנאספו על ידי מעבדת יוטאקה סוזוקי של בית הספר למדעי הגבול באוניברסיטת טוקיו. הם תהו אם הם עשויים למצוא משהו דומה ברוק האנושי.
אנו יודעים שיש הרבה סוגים שונים של חיידקים במיקרוביומה דרך הפה, אך רבים מהתפקידים שלהם ואמצעי ביצוע פונקציות אלה עדיין אינם ידועים. על ידי בחינת זה גילינו את Inocles, דוגמה ל- DNA חוץ -מרומוזומלי – נתחי DNA שקיימים בתאים, במקרה זה חיידקים, אך מחוץ ל- DNA העיקרי שלהם. זה כמו למצוא ספר עם הערות שוליים נוספות שהודקו אליו, ואנחנו רק מתחילים לקרוא אותם כדי לגלות מה הם עושים. "
יויה קיגוצ'י, עמיתת מחקרי פרויקטים
גילוי שינונים לא היה קל, שכן שיטות רצף קונבנציונאליות מקצצות נתונים גנטיים, מה שמאפשר לשחזר אלמנטים גדולים. כדי להתגבר על כך, הצוות יישם טכניקות רצף מתקדמות לקריאה ארוכת שנים, שיכולות לתפוס קטעים ארוכים יותר של DNA. פריצת דרך מרכזית הגיעה מהסופר הראשון של נגיסה חממוטו, שפיתחה שיטה בשם PRENUC כדי להסיר באופן סלקטיבי DNA אנושי מדגימות רוק, ושיפר מאוד את איכות הרצף של חלקים ארוכים של DNA אחר. זה איפשר לחוקרים להרכיב לראשונה גנום שלם שלם, שהתברר התארח על ידי החיידקים Streptococcus salivariusאם כי זיהוי המארח עצמו היה עניין קשה.
"גודל הגנום הממוצע של החשבון הוא 350 זוגות קילובאז, מדד אורך לרצפים גנטיים, כך שהוא אחד מהאלמנטים הגנטיים האקוטרומוזומליים הגדולים ביותר במיקרוביומה האנושית. פלסמידות, צורות אחרות של DNA חוץ -קרומוזומלי, הן ברוב כמה עשרות זוגות קילובאז," אמר קגוצ'י. "אורך ארוך זה מקנה גיוס עם גנים לתפקודים שונים, כולל עמידות בפני לחץ חמצוני, תיקון נזק ל- DNA וגנים הקשורים לדופן התא, אולי מעורבים בהתאמה לתגובת לחץ חוץ תאית."
הצוות שואף לפתח שיטות יציבות לטיפוח חיידקים המכילים חיוב. זה יאפשר להם לחקור כיצד מתפקדים שוונים, בין אם הם יכולים להתפשט בין יחידים, וכיצד הם עשויים להשפיע על מצבים בריאותיים בעל פה כמו חללים ומחלות חניכיים. מכיוון שגנים רבים של חצובה נותרו ללא מאפיין, החוקרים ישתמשו בתערובת של ניסויים במעבדה וגם הדמיות חישוביות כמו אלפפולד כדי לחזות ולדגמן את התפקידים שאינן יופנו.
"מה שראוי לציון הוא, בהתחשב בטווח האוכלוסייה האנושית שדגימות הרוק מייצגות, אנו חושבים ש -74% מכל בני האדם עשויים להחזיק בכיבושים. למרות שהמיקרוביומה הפה נבדקה זה מכבר, נותרו שינונים מוסתרים כל הזמן הזה בגלל מגבלות טכנולוגיות," אמר קיגוצ'י. "כעת, כשאנחנו יודעים שהם קיימים, אנו יכולים להתחיל לחקור כיצד הם מעצבים את הקשר בין בני אדם, את החיידקים התושבים שלהם ובריאות הפה שלנו. ויש אפילו כמה רמזים לכך ש- Incers עשויים לשמש כסמנים למחלות חמורות כמו סרטן."
