תזונה היא גורם מוות מוביל בקרב ילדים מתחת לגיל 5, וכמעט 150 מיליון ילדים ברחבי העולם מתחת לגיל זה נדהמו צמיחה מחוסר תזונה. אף על פי שתזונה לא מספקת היא תורמת מרכזית, חוקרים מבית הספר לרפואה באוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס גילו לפני למעלה מעשור כי קהילות לא מתפקדות של מיקרובי מעי ממלאות תפקיד חשוב בהפעלת תת תזונה.
כעת, בעבודה שנעשתה בשיתוף עם מכון סאלק וב- UC סן דייגו, חוקרי הרפואה של וושו גילו כי פעוטות במלאווי – בין המקומות שנפגעו ביותר מתזונה – שהיו בעלי מיקרוביומה של מעי משתנה הראו צמיחה גרועה יותר מילדים עם מיקרוביומה יציבה יותר. כל הילדים היו בסיכון גבוה לבלתי פעלולים ותת תזונה חריפה.
"אנו יודעים שמיקרובים במעיים הם מתווכים חשובים לתזונה," אמר מארק ג'יי מנארי, ד"ר, פרופסור הלנה ב. רוברסון לרפואת ילדים ב- Wasu Medicine, מומחה שנחשב בינלאומי בתזונה ותואם משותף למחקר החדש. "על ידי תרומה להבנתנו כיצד שינויים במיקרובי מעיים תורמים ישירות למצב, אנו סוללים את הדרך לשיטות חדשות לאבחון ולטפל במיליוני ילדים שנפגעו ברחבי העולם."
הממצאים, שפורסמו ב- 9 בספטמבר ב- Cell, מקימים ספריית גנום מיקרוביאלי לילדים – מסד נתונים לבריאות הציבור המכיל פרופילים גנטיים שלמים של 986 חיידקים מדגימות צואתיות של שמונה ילדים מלאוויים שנאספו כמעט שנה שניתן להשתמש בהם למחקרים עתידיים כדי לעזור לחזות, למנוע ולטפל בתת תזונה.
צמיחה טובה יותר עם מיקרוביומה של בטן יציבה
לפני יותר משני עשורים, הגברי הפך לשחקן מפתח בהצגת אוכל טיפולי על בסיס חמאת בוטנים כדי להילחם בתת-תזונה חריפה חמורה במלאווי, מדינה באפריקה שמדרום לסהרה בה 37% מהילדים מושפעים מהלעג. הוא פיתח ובדק קלינית את המשחה העשירה בתזונה עשירה בתזונה, שהצילה אלפי חיים מאז אימוץו כסטנדרט הגלובלי של הטיפול בתזונה חריפה קשה.
ילדים ששורדים את המצב לעיתים קרובות מתמודדים עם אתגרים מתמשכים במטבוליזם, צמיחת עצם, תפקוד חיסוני והתפתחות מוחית. אספקת מזון כך שלילדים יש מספיק חומרים מזינים להתאוששות לא מספיק לבד כדי לעזור להם לצמוח ולשגשג, הסביר Manary.
בין ההשפעות האחרות, תת תזונה גורמת לחוסר איזון במיקרוביומה של הבטן, קהילת החיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים החיים במעיים, מפחיתה מיקרובים מועילים והגברת הגורמים למחלות. החוקרים שיערו כי שיפור בריאותם של ילדים עם תזונה עשוי להיות בהבנת השינויים בנוף מעיים המורכב ממאות מינים חיידקיים.
כדי להבין דפוסים מיקרוביאליים הקשורים לצמיחת ילדים, החוקרים הרציפו את החומר הגנומי מ -47 דגימות צואתיות שנאספו במשך 11 חודשים משמונה פעוטות, אשר נרשמו בעבר לניסוי קליני שבדק את ההשפעה של מזון משלים מבוסס קטניות על צמצום או הפחתת תפקוד לא-סביבי מהפך, מצב כרוני משפיע על צמיחה קטנה.
הילדים שנבחרו למחקר היו בני 12 עד 24 חודשים והיו להם שיפור או מחמיר ציוני אורך לגיל (LAZ), אינדיקטור לצמיחה המודד את גובהם של ילדים כנגד הממוצעים הצפויים לגילם ומין. החוקרים מצאו שילדים עם אוסף של גנומים מיקרוביאליים שנשארו יציבים – כלומר, אוכלוסיית החיידקים לא עברו שינויים דרסטיים – הראו צמיחה טובה יותר בהשוואה לאלה עם הרכב מיקרוביאלי לא יציב, מה שמרמז כי יציבות מיקרוביומה של מעי עשויה להועיל לתמיכה בצמיחה אצל ילדים. ניתן להשתמש במדידת שינויים כאלה, כך הסביר Manary, כדי להעריך את בריאות הבטן.
בניית ספריות גנומיות
המחקר השתמש בטכניקת רצף גנטית מודרנית המכונה רצף לקריאה ארוכה כדי לשחזר פנגנומים מיקרוביאליים שלמים, הכוללים את החומר הגנטי של כל חברי מינים מיקרוביאליים. גישה זו תפסה פי 50 יותר גנום מיקרוביוטה שלם בהשוואה לשיטה המסורתית וסיפקה מבט גנטי מקיף יותר של קהילות המיקרוביאליות אצל ילדים בסיכון גבוה לבלתי תזונה חריפה.
פעלולים ותת תזונה חריפים מוגדרים על ידי מדידות פיזיות נמדדות בקלות, הנובעות מתהליכים בסיסיים מורכבים ומגוונים. שיפור הרזולוציה והדיוק בזיהוי קהילות מיקרוביאליות, כיצד הם משתנים, ומה שהם עושים עשויים לשפוך אור על היבטים שאינם ניתנים להערכה של תת תזונה, כמו גם את התפקיד שממלאת מיקרוביומה של הבטן בגורם. "
קווין סטפנסון, מרפאה, סופר סניור משותף, עוזר פרופסור לרפואה ברפואת וושו
הטכניקה אפשרה לייצר את ספריית הגנום המיקרוביאלי הרומני של המחקר. החוקרים ביצעו אופטימיזציה של זרימת עבודה של רצף ארוכת שנים כי מדענים אחרים יכולים להסתגל לבניית ספריות גנום ליישומים שונים וניתנים לתקן למחקר המתבצע במעבדות מרוחקות הפועלות במיקומים קשים לנגישות.
"כאשר מיושמים במעבדות מולקולריות מבוססות שדה, רצף הגנום והגישות הפנגנומיות שפיתחנו יכולים לספק תובנות בזמן אמת לא רק למעקב אחר פנדמי, עמידות לאנטיביוטיקה ומחלות זיהומיות, אלא גם לתפוקה חקלאית, פיקוח על סביבה ושמירת מגוון ביולוגי," אמר סופרת בכירה בתפוקה של PHD, PHD. "זו התקדמות טכנולוגית עוצמתית שמרחיבה את טווח ההגעה של הגנומיקה ומציבה תקן חדש למחקר מדעי בתחום."
