Генетичний контроль кишкового мікробіому: нові дані про 11 геномних регіонів та їх клінічне значення

Нещодавно опубліковані у журналі Nature Genetics два скоординовані міжнародні дослідження суттєво розширюють уявлення про роль генетики людини у формуванні кишкового мікробіому. На основі аналізу даних понад 28 000 осіб дослідникам Уппсальського університету, Гетеборзького університету та Норвезького університету науки і технологій (NTNU) вдалося ідентифікувати 11 генетичних регіонів, які мають достовірний вплив на склад та функціональну активність кишкових бактерій. До цього часу надійно були відомі лише два такі регіони.

Отримані результати мають принципове значення для клінічної медицини, оскільки окремі виявлені генетичні варіанти асоціюються з ризиком розвитку непереносимості глютену, геморою та серцево-судинних захворювань, тобто станів, для яких роль кишкового мікробіому активно обговорюється, але залишалася недостатньо чітко окресленою.

Кишковий мікробіом як модифікатор здоров’я: роль генетики людини

Кишковий мікробіом — це складна екосистема, що включає сотні видів бактерій, які беруть участь у травленні, метаболізмі поживних речовин, імунній регуляції та підтримці бар’єрної функції кишечнику. В останні роки його роль у патогенезі численних захворювань — від запальних і метаболічних до серцево-судинних — стала предметом інтенсивних досліджень.

Водночас залишалося відкритим питання, якою мірою саме генетичні особливості людини визначають склад мікробіому, адже на нього значно впливають дієта, довкілля, медикаменти та спосіб життя. До недавнього часу лише поодинокі генетичні варіанти можна було впевнено пов’язати з конкретними бактеріальними таксонами.

Масштаб дослідження та методологічний підхід

У межах двох узгоджених досліджень було проаналізовано:

• генетичні дані та склад кишкового мікробіому 28 669 осіб;
• 16 017 учасників зі шведських популяційних когорт (SCAPIS-Malmö, MOS; SCAPIS-Uppsala, SIMPLER);
• 12 652 учасники з норвезького дослідження здоров’я Тренделагу (HUNT).

Дослідники оцінили зв’язки між генетичними варіантами людини та 921 видом кишкових бактерій, що дозволило провести найповніший на сьогодні аналіз взаємодії геному та мікробіому у великих популяційних вибірках.

Одинадцять генетичних регіонів: що саме вони контролюють

Аналіз показав, що 11 геномних регіонів мають чіткий і відтворюваний вплив як на наявність певних бактерій у кишечнику, так і на їх функціональну активність. Частина відповідних генів пов’язана з базовими процесами у шлунково-кишковому тракті, зокрема:

• засвоєнням поживних речовин;
• формуванням молекул на поверхні епітеліальних клітин кишечнику, які слугують «субстратом» для бактерій;
• реакцією кишкової стінки на бактеріальні метаболіти.

Як зазначає професор молекулярної епідеміології Уппсальського університету Тове Фолл, деякі з виявлених генетичних зв’язків стосуються дуже конкретних біологічних механізмів, що визначають, які поживні молекули доступні для бактерій та як організм реагує на продукти їх життєдіяльності. Це дозволяє перейти від описових асоціацій до більш механістичного розуміння взаємодії «геном — мікробіом».

Генетичні варіанти, мікробіом і ризик захворювань

Окрему клінічну цінність мають дані про зв’язок виявлених генетичних варіантів із ризиком захворювань, які раніше вже асоціювали з порушеннями кишкового мікробіому. Зокрема, було показано асоціації з:

• непереносимістю глютену;
• гемороєм;
• серцево-судинними захворюваннями.

За словами професора Класа Олссона з Гетеборзького університету, ці результати свідчать про те, що зміни у складі кишкових бактерій можуть бути механістичною ланкою, через яку реалізується генетичний ризик певних захворювань. Це відкриває перспективи використання мікробіому як мішені для профілактичних і терапевтичних втручань у пацієнтів із відомою генетичною схильністю.

Біобанки мікробіому як ресурс для майбутньої медицини

Важливим підсумком роботи стало формування одних із найбільших у світі біобанків кишкового мікробіому, які поєднані з детальними генетичними та клінічними даними. Такі ресурси створюють основу для подальших досліджень, спрямованих на:

• ідентифікацію біомаркерів ризику;
• розробку персоналізованих профілактичних стратегій;
• пошук нових терапевтичних мішеней з урахуванням взаємодії генів, кишечнику та мікробіому.

Дослідники підкреслюють, що з огляду на багатогранний вплив кишкового мікробіому на здоров’я, інтеграція генетичних і мікробіомних даних може стати одним із ключових напрямів розвитку персоналізованої медицини.

Клінічні імплікації для лікаря

Для практикуючого лікаря ці дані мають кілька важливих наслідків:

• вони підтверджують, що склад кишкового мікробіому не є виключно результатом способу життя, а частково визначається генетично;
• пояснюють міжіндивідуальні відмінності відповіді на дієтичні втручання та модифікацію мікробіому;
• формують наукове підґрунтя для майбутніх підходів до стратифікації ризику та персоналізованого лікування.

Хоча результати наразі не мають прямого застосування у щоденній практиці, вони окреслюють напрям еволюції клінічної медицини — від універсальних рекомендацій до індивідуалізованих стратегій, що враховують як генетичний профіль, так і мікробіом пацієнта.

Ідентифікація 11 генетичних регіонів, що впливають на склад і функцію кишкового мікробіому, є суттєвим кроком у розумінні складної взаємодії між геномом людини та бактеріальною екосистемою кишечнику. Отримані дані не лише поглиблюють фундаментальні знання, а й створюють підґрунтя для майбутніх клінічних інновацій у профілактиці та лікуванні захворювань, пов’язаних із мікробіомом.

ДЖЕРЕЛО: medicalxpress

На платформі Accemedin багато цікавого! Аби не пропустити — підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.