Жители россиян

Еще раз повторим новую терминологию. Микробиом — совокупность геномов микроорганизмов, занимающих одну экологическую нишу, например обитателей придонных слоев водоема, кожи человека или его кишечника. (В Википедии уже появились занимательные картинки, показывающие соотношение разных групп бактерий на различных участках наших кожных покровов, от головы до пятки.) Метагеном — весь генетический материал, получаемый из образца почвы, пресной или морской воды или того же содержимого кишечника.

Эти слова иногда используют как синонимы, что не совсем верно. Вопрос об их значении еще обсуждается, но, по мнению Жака Равеля, главного редактора журнала «Microbiome», первый термин означает скорее сообщество в целом, не только сумму геномов, но и самих микроорганизмов в их среде обитания (микробиоту), тогда как метагеном — это только генетическая информация, которую исследуют с точки зрения видового состава и функций генов. Например, в генетическом материале обитателей кишечника ищут и секвенируют гены ферментов, отвечающих за переработку определенных компонентов пищи, и узнают нечто новое о конкретном этапе нашего совместного с бактериями пищеварения. Таким образом, можно говорить о «метагеномном анализе микробиома».

В 2008 году Национальный институт здравоохранения США запустил «The Human Microbiome Project», рассчитанный на пять лет. Задачей его было исследовать микробиоту человеческих организмов (параллельно создавая необходимые методы и технологии), установить, чем она различается у здоровых и больных людей, какова роль симбионтных микроорганизмов в развитии ожирения, воспалительных, иммунных заболеваний и других патологий. Тринадцатого июня 2012 года на сайте Института здравоохранения появился пресс-релиз о результатах проекта, и тогда же вышла серия статей его участников в «Nature» (2012, т. 486, 7402) и журналах PLoS. «Теперь мы очень хорошо представляем, что есть норма для здоровой западной популяции, и начинаем изучать, как изменения в микробиоме коррелируют с физиологическими вариациями и заболеваниями», — сказал Джеймс Андерсон, директор отделения координации программ, планирования и стратегических инициатив.

А что с восточными популяциями? Исследования ведутся, пусть и в меньшем масштабе (пока сотни образцов против тысяч). В 2010 году начал работу «Российский метагеномный проект» (http:// metagenome.ru). Российские медицинские, биологические и аналитические центры исследуют микробиоту желудочно-кишечного тракта, характерную для жителей различных территорий РФ, в норме и при патологиях — ее состав и возможный вклад в развитие заболеваний.

Группа биоинформатики НИИ ФХМ http://niifhm.ru/ru-ru/биоинформатика.aspx)

Деятельность «The Human Microbiome Project» не ограничивалась США, исследования проводили также в Европе, Китае, Японии. В том самом номере «Nature» опубликована статья о сравнении микробиоты кишечника у людей разных культур (T.Yatsunenko et al, «Nature», 2012, 486, 7402, 222—227, doi:10.1038/nature11053). Пробы взяли у 100 человек из народа гухибо (венесуэльская Амазонка), 115 человек из деревень Республики Малави в Южной Африке и у жителей трех городов США (316 человек). Выборки включали людей разных возрастов, от младенцев до пожилых.

Оказалось, что микробиота у новорожденных более разнообразна, чем у взрослых, и по мере взросления разнообразие уменьшается. В кишечнике младенцев преобладает род Bifidobacterium, те самые, что подавляют болезнетворную микрофлору и имеют множество других полезных свойств. Что касается «культурных различий» у взрослых, то, например, в микробиоте малавийцев и гухибо преобладали представители рода Prevotella, у жителей США — Bacteroides. Очевидно, это связано с особенностями диеты: в рационе аборигенных народов преобладают углеводы, а пища американцев богата белками и жирами.

Какое место на микробиомной «карте мира» занимает Россия? На одной шестой части суши весьма разнообразны природные условия, этнокультурные и экономические показатели, и все это влияет на состав микробиоты. Как именно — выясняли сотрудники геномного центра и лаборатории биоинформатики из НИИ физико-химической медицины (Москва). В рамках проекта образцы для анализа были получены у здоровых россиян в разных регионах России, причем не только в крупных городах, но и в сельских областях Татарстана, Омской области, Тувы. Для образцов проводили полногеномное секвенирование микробиоты с последующим метагеномным анализом. Каждый из этих двух этапов занял около полутора лет.

Российский микробиом имеет национальные черты, у сельского населения встречаются уникальные сообщества, не свойственные ни европейцам, ни американцам, ни китайцам, причем основу таких микробиот составляют бактерии, ассоциированные со здоровым кишечником. Некоторые образцы проявляют сходство с аборигенными, взятыми у гухибо и малавийцев. Для России более характерно преобладание Faecalibacterium, Ruminococcus, Roseburia,, для США, как уже говорилось, — Bacteroides. Интересно, что западноевропейские образцы по этим показателям занимают промежуточное положение между Россией и США. Сейчас готовится к публикации научная статья российских ученых про эти открытия и другие особенности российской микробиоты.

Кстати, в конце 2012 года вышла статья о веб-сервисе MALINA для метагеномного анализа кишечной микрофлоры человека, разработанном той же группой биоинформатики НИИФХМ (A.V.Tyakht et al, «Source Code for Biology and Medicine», 2012, 7, 13, doi:10.1186/1751-0473-7-13).

Участники Метагеномного проекта

НИИ физико-химической медицины ФМБА России (Москва)

ЦНИИ гастроэнтерологии (Москва)

Институт общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН (Москва)

Московский государственный медико-стоматологический университет

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова

Институт проблем передачи информации им. А.А.Харкевича (Москва)

Центр биоинженерии РАН (Москва)

Международный томографический центр СО РАН (Новосибирск)

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (Новосибирск)

Ставропольская государственная медицинская академия

НИИ медицинских проблем севера СО РАМН (Красноярск)

Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского

Казанский государственный медицинский университет Ростовский государственный медицинский университет

Самарский военно-медицинский институт МО РФ

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова (Санкт-Петербург)

Омская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации