Наши гены в некоторой степени определяют, какие бактерии живут в нашем кишечнике. Исследования человеческих близнецов и экспериментальная работа с животными подтвердили, что наш микробиом частично передается по наследству. Но до сих пор информация о генах хозяина, влияющих на микробиом, была ограничена. Новое исследование, проведенное Медицинским центром Университета Гронингена / Департаментом генетики Университета Гронингена, связывает генетические локусы и специфические гены в ДНК человека с видами бактерий и их метаболическими сигнатурами. Результаты опубликованы в журнале Nature Genetics 3 октября.
Международная группа генетиков использовала три крупных голландских когортных исследования для выявления генов, влияющих на микробиом. Во-первых, ассоциативное исследование было выполнено в когорте Lifelines-DEEP Университетского медицинского центра Гронингена с участием 984 человек. Образцы стула из этой когорты были проанализированы с помощью метагеномного секвенирования, которое использовалось как для идентификации микроорганизмов, так и для определения их функций. Затем эти данные были сопоставлены с генетической, фенотипической и диетической информацией от всех участников. Затем результаты были воспроизведены в двух меньших голландских когортах: когорта исследования 500FG Медицинского центра Университета Радбауд (425 участников) и когорта MIBS Медицинского центра Маастрихтского университета (105 участников).
«Насколько нам известно, это самый большой набор данных метагенома на сегодняшний день», – говорит первый автор Марк Ян Бондер. «А использование метагеномного секвенирования для получения информации как о численности микроорганизмов, так и об их функциях делает это исследование уникальным. В этой большой популяции добровольцев мы смогли связать микробные вариации с генетическими вариациями.’
Потребление молока
Одним из особенно интересных открытий была связь между генетическими вариантами, которые определяют наличие лактазы у взрослых, и присутствием Bifidobacterium в кишечнике. Дефицит лактазы вызывает непереносимость лактозы. «Как ни странно, мы не обнаружили различий в общем потреблении молока людьми с предрасполагающим к гиполактазии генотипом или без него», – говорит главный исследователь д-р. Александра Жернакова. Но у людей без функционального гена лактазы количество Bifidobacterium увеличивалось с более высоким потреблением молочных продуктов.
Возможное объяснение этих результатов заключается в том, что Bifidobacterium, который может расщеплять лактозу, спасает людей с дефицитом лактазы от непереносимости лактозы. «Поскольку бактерия попадает в организм через молоко, оказывается, что эти люди действительно могут продолжать пить молоко, если оно не вызывает жалоб», – говорит Жернакова.
Иммунная система
Еще одна ассоциация была обнаружена с вариантами генов лектинов С-типа. Эти гены кодируют рецепторы, которые распознают различные виды бактерий и грибов, и направляют цитокиновый ответ на эти микроорганизмы. Жернакова: «Эти рецепторы являются частью врожденной иммунной системы. Несколько других генов врожденного иммунитета также показали связь с определенными таксономиями и бактериальными путями, хотя эти ассоциации были более слабыми. Это означает, что рецепторы лектина С-типа могут быть интересной мишенью для лечения, направленного на изменение микробиома ».
Ученые также искали связь с конкретными генами из системы HLA, которая является частью адаптивной иммунной системы организма, которая развивается в результате встреч с микроорганизмами. «Удивительно, но варианты генов из системы HLA показали очень слабую корреляцию с микробиомом», – говорит Жернакова.
Болезни
Это исследование дает первое представление о том, как наши гены влияют на микробиом. Такие корреляции представляют интерес для многих многофакторных заболеваний, на которые влияют гены, микробиом и факторы окружающей среды, такие как диета. Бондер: «Этот тип исследования также поможет нам предоставить индивидуальные советы по здоровью, например, то, что мы теперь можем сказать людям с дефицитом лактазы».’