Молекулярно-генетические методы для исследования микробиома кишечника

Цель обзора. Анализ существующих молекулярногенетических методов для исследования видового разнообразия и количественного анализа микробиома кишечника. Основные положения. Нарушения в микробиоценозе кишечника играют ведущую роль в возникновении большого количества патологий инфекционного и неинфекционного характера. Мониторинг видового разнообразия, количественного соотношения различных видов и штаммов микроорганизмов в норме и при различных патологических состояниях необходим для последующей разработки подходов к восстановлению микробиоценоза с помощью микробной терапии. Современные молекулярно-генетические методы изучения микробиома в совокупности с уже имеющимися в классической микробиологии, дают возможность не только идентифицировать микроорганизмы до вида и даже штамма, но и расшифровывать их геномы, оценивать устойчивость к антибиотикам и выявлять ее причины на генетическом уровне, оценивать специфические свойства отдельных микробных штаммов, что позволит определять возможность и успешность их применения в клинических условиях и многое другое. Между тем для точной видовой идентификации микроорганизмов на сегодняшний день все чаще применяют сочетание стандартных микробиологических методов культивирования и визуального наблюдения с методами молекулярной биологии и генетики, помогающими различать виды и штаммы микроорганизмов на уровне молекул ДНК или РНК (некоторые вирусы). Заключение. В молекулярной биологии имеется арсенал методов для исследования микробиома кишечника с целью применения этих знаний в клинической практике. Однако существуют также методы, которые позволяют получать интересные научные данные, но пока не используются для обнаружения и терапии различных патологий. Постепенно результаты исследовательских работ транслируются в клиническую практику и становятся стандартом для диагностики и основой для разработки новых способов лечения.

микробиом кишечника, ПЦР, FISH, флуоресцентная гибридизация in situ, NGS, real-time PCR, секвенирование, 16S рРНК, масс- спектрометрия микробных маркёров (МСММ)

1. Ding T., Schloss P.D. Dynamics and associations of microbial community types across the human body. Nature 2014; 509(7500):357-60.

2. David L.A., Maurice C.F., Carmody R.N., Gootenberg D.B., Button J.E., Wolfe B.E., Ling A.V., Devlin A.S., Varma Y., Fischbach M.A., Biddinger S.B., Dutton R.J., Turnbaugh P.J. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature 2014; 505(7484):559-63. doi: 10.1038/nature12820.

3. Quince C., Ijaz U.Z., Loman N., Eren A.M., Saulnier D., Russell J., Haig S.J., Calus S.T., Quick J., Barclay A., Bertz M., Blaut M., Hansen R., McGrogan P., Russell R.K., Edwards C.A., Gerasimidis K. Extensive modulation of the fecal metagenome in children with Crohn’s disease during exclusive enteral nutrition. Am J Gastroenterol 2015; 110(12):1718-29.

4. Song H., Yoo Y., Hwang J., Na Y.C., Kim H.S. Faecalibacterium prausnitzii subspecies-level dysbiosis in the human gut microbiome underlying atopic dermatitis. J Allergy Clin Immunol 2016; 137(3):852-60.

5. Labbé A., Ganopolsky J.G., Martoni C.J., Prakash S., Jones M.L. Bacterial bile metabolising gene abundance in Crohn’s, ulcerative colitis and type 2 diabetes metagenomes. PLoS One 2014; 9(12): e115175.

6. Sankar S.A., Lagier J.C., Pontarotti P., Raoult D., Fournier P.E. Syst Appl Microbiol 2015; 38(4):276-86.

7. Takami H., Taniguchi T., Moriya Y., Kuwahara T., Kanehisa M., Goto S. Evaluation method for the potential functionome harbored in the genome and metagenome. BMC Genomics 2012; 13:699.

8. Louis S., Tappu R.M., Damms-Machado A., Huson D.H., Bischoff S.C. Characterization of the gut microbial community of obese patients following a weight-loss intervention using whole metagenome shotgun sequencing. PLoS One 2016; 11(2): e0149564.

9. Wang W.L., Xu S.Y., Ren Z.G., Tao L., Jiang J.W., Zheng S.S. Application of metagenomics in the human gut microbiome. World J Gastroenterol 2015; 21(3):803-14.

10. Dantas G., Sommer M.O., Degnan P.H., Goodman A.L. Experimental approaches for defining functional roles of microbes in the human gut. Annu Rev Microbiol 2013; 67:459-75.

11. Lagier J.C., Armougom F., Million M., Hugon P., Pagnier I., Robert C., Bittar F., Fournous G.,