Er is nog veel te doen

Deze week markeert de 10e verjaardag van het eerste grote onderzoek naar microbiële diversiteit in het menselijk lichaam, gepubliceerd in de natuur temperen door het Human Microbiome Project (HMP) consortium, waarvan ik lid was.

Daarvoor hadden microbiologen geleerd dat het lichaam een ​​grote massa micro-organismen herbergde – een bedwelmend mengsel van bacteriën, samen met archaea, schimmels en virussen, verspreid over de huid, mond en darmen – samen het microbioom genoemd. Maar tot 2012 ontbrak het ons aan een inventarisatie ervan.

In feite is deze inventarisatie – een indicator van 10 biljoen cellen die behoren tot duizenden soorten, met een totaal gewicht van 200 gram per persoon – nog steeds onvolledig. Het is tijd om voort te bouwen op dit vroege werk (Projectconsortium voor menselijk microbioom de natuur temperen 486, 207-214; 2012), en de vernieuwing van het project om de mensheid in al haar complexiteiten te vertegenwoordigen.

Het heeft lang geduurd om dit vroege werk op gang te krijgen en het tempo van de veranderingen in de afgelopen 10 jaar was enorm. Pas als high-throughput genetische sequencing-technologieën – voor het eerst ontwikkeld om het menselijk genoom te onderzoeken – goedkoop en gemakkelijk genoeg te gebruiken zijn, kan HMP beginnen.

Na de lancering in 2007 heeft het consortium de sequentie bepaald van het DNA van microben gevonden in en op 242 mensen uit twee Amerikaanse steden – Boston, Massachusetts en Houston, Texas, geselecteerd vanwege hun nabijheid tot de twee prominente sequencing-centra destijds, MIT en Harvard University in de buurt van Boston en het College of Baylor Medicine in Houston. Onze activiteiten werden gefinancierd door het US National Institutes of Health Joint Fund, en het project trok academische bio-informatica-experts aan om het microbioom aan de gegevens te laten werken nadat we deze hadden gegenereerd.

Het resultaat was de eerste uitgebreide catalogus van een intact Amerikaans menselijk microbioom: een complete lijst van genen in het darmmicrobioom. HMP toonde aan dat cellulaire organismen in de darm bestaan ​​uit duizenden soorten, met een genetische voetafdruk die 150 keer zo groot is als het menselijk genoom. Uiteindelijk leidde deze overvloed ertoe dat biologen het microbioom zagen als een ecologisch verworven ’tweede genoom’, verborgen in de menselijke gastheer.

Tien jaar later weten we veel. Het microbioom is essentieel voor het goed functioneren van ons lichaam en is de sleutel tot het verteren van voedsel en het afweren van ziekteverwekkers. Experimenten bij muizen hebben aangetoond dat de samenstelling van het microbioom de niveaus van sociale betrokkenheid en angst beïnvloedt. Veelvoorkomende ziekten zoals hart- en vaatziekten en obesitas worden geassocieerd met verschillende microben. Hoe kinderen hun microbioom verwerven – en wat de ontwikkeling van het microbioom beïnvloedt – wordt ook steeds duidelijker.

(Gezien hoe belangrijk microben zijn voor onze gezondheid, vind ik het nog steeds verrassend dat we vanaf de geboorte zoveel functies vervullen voor veel van de organismen die we uit onze omgeving halen.)

We hebben ook veel onbeantwoorde academische vragen. Waar kwam het microbioom voor het eerst vandaan in de menselijke evolutie? Hoe verschillen menselijke microben van die van primaten, zoogdieren of dieren in het algemeen? Hoe wordt het microbioom van de ene persoon op de andere overgedragen? En wat betekenen veranderende steriele diëten en levensstijlen voor de gezondheid van het microbioom op de lange termijn?

Die eerste analyse tien jaar geleden, waarbij mensen uit slechts twee Amerikaanse steden werden gerekruteerd, slaagde er jammerlijk niet in de ware diversiteit van het menselijk microbioom vast te leggen. We weten nu dat mensen in Europa en Noord-Amerika minder diverse microbiomen hebben dan mensen in minder geïndustrialiseerde regio’s – maar er is heel weinig bekend over de verschillen tussen groepen mensen.

En nog minder is er bekend over veel andere dieren die zelf massa’s bevatten. We weten dat de microben van dieren in gevangenschap verschillen van die van dieren die in het wild leven, op dezelfde manier waarop industriële menselijke microben verschillen van niet-industriële. Maar het meeste van wat we weten over dierlijke microben komt uit studies van dieren in gevangenschap. Omdat we de diversiteit van dieren verliezen als gevolg van snelle wereldwijde veranderingen, verliezen we ook de diversiteit van het microbioom.

Om meer te leren, is een nieuw consortium nodig, dat duizenden mensen en dieren zal bemonsteren. We hebben natuurbiologen en microbioomwetenschappers nodig die zij aan zij werken, met bemanningen over de hele wereld. Tien jaar geleden was de analyse zo nieuw en moeilijk dat we niet veel nadachten over het verkrijgen van de monsters. Nu zou het verkrijgen van monsters uit wereldwijde bronnen het proces moeten stimuleren.

Sommigen vragen zich misschien af ​​waarom we een enorm en duur nieuw consortium nodig hebben terwijl de gegevens al binnenstromen – één onderzoek tegelijk, uitgevoerd door laboratoria die alleen werken. Maar de industrialisatie gaat snel en moderne economische krachten hebben het potentieel om microbiële diversiteit sneller uit te roeien dan kan worden waargenomen.

Een nieuw consortium zou wetenschappers in staat stellen om eindelijk de kaart van het microbioom in te vullen. Het is als een volkstelling: wacht niet tot individuele steden hun bevolkingsaantallen melden; U levert een gezamenlijke inspanning om het consistent en snel te doen voordat het verandert.

Een uitgebreide nieuwe analyse van de diversiteit van het menselijke microbioom, en van het bredere microbioom van gewervelde dieren, zal onze soortgegevens eindelijk in de context van de levensboom plaatsen. Alleen dan kunnen we het etiket ‘mens’ echt uitbreiden naar het microbioom.

belangenverstrengeling

De auteur verklaart geen belangenverstrengeling.