Wednesday, August 3, 2022
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आंत माइक्रोबायोम के पड़ोस का मानचित्रण

डीगर्भ की आंतों को अलग करना उनके आंत माइक्रोबायोम के साथ क्या हो रहा है, इसके बारे में एक विचार प्राप्त करने का सबसे आसान तरीका नहीं है, फिर भी एडिलेड विश्वविद्यालय के पोस्टडॉक राफेल आइजनहोफर और उनके सहयोगियों ने हाल ही में यही किया है अध्ययन. शौच एकत्र करना आसान होता – विशेष रूप से गर्भ जैसी लुप्तप्राय प्रजातियों के लिए – लेकिन शोधकर्ता अधिक जानकारी चाहते थे कि वे मल के नमूने से चमक सकें।

“हम काफी लंबे समय से मल का उपयोग कर रहे हैं क्योंकि उन्हें प्राप्त करना बहुत आसान है, लेकिन हम माइक्रोबियल पारिस्थितिकी के बारे में जो जानते हैं वह सब स्थान के बारे में है – जहां रोगाणु मेजबान के इंटरफेस में हैं,” ईसेनहोफर बताते हैं.

उन्होंने और उनके सहयोगियों ने माइक्रोबियल बायोग्राफी, या एक नंगे नाक वाले गर्भ के गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल (जीआई) ट्रैक्ट्स में कौन से रोगाणु मौजूद हैं, इसके बारे में स्थानिक जानकारी की विशेषता है।वोम्बैटस उर्सिनस) और एक दक्षिणी बालों वाली नाक वाला गर्भ (लेसिओरहिनस लैटिफ्रोन्स) आइजनहोफर सिर्फ दो गर्भ के उपयोग की सीमाओं को स्वीकार करते हैं, फिर भी टीम को अभी भी कुछ आश्चर्य मिले।

उदाहरण के लिए, दोनों जानवरों में, गुदा के पास कोलन के बाहर का अंत छोटी आंत के निकट समीपस्थ अंत की माइक्रोबियल प्रजातियों के 20 प्रतिशत से कम साझा करता है। “मैंने सोचा होगा कि वहाँ एक बहुत बड़ा ओवरलैप होगा,” आइजनहोफर कहते हैं। और प्रत्येक जानवर के समीपस्थ बृहदान्त्र में पाए जाने वाले समुदाय एक ही जानवर के दूरस्थ बृहदान्त्र में समुदायों की तुलना में एक दूसरे के समान थे।

उनके निष्कर्ष वैज्ञानिकों के काम के बढ़ते शरीर को जोड़ते हैं जो न केवल इस बात से चिंतित हैं कि आंत में कौन से रोगाणु मौजूद हैं, बल्कि यह भी कि वे रोगाणु कहां हैं और किस मेजबान कोशिकाओं और अन्य सूक्ष्मजीवों के साथ बातचीत करते हैं। आंत में माइक्रोबियल समुदायों में अब तक पहचाने गए अंतर बताते हैं कि माइक्रोबियल बायोग्राफी के कार्यात्मक परिणाम हो सकते हैं। इन खुलासे से यह भी पता चलता है कि केवल मल के नमूनों पर आधारित माइक्रोबायोम अध्ययन से आंत के भीतर समुदायों की अधूरी तस्वीर मिल सकती है।

यदि शोधकर्ता एक नदी पारिस्थितिकी तंत्र की जैव विविधता की जांच करना चाहते हैं, लेकिन केवल नदी के अंत में जानवरों को देखकर ऐसा करते हैं, तो वे ऊपर की ओर होने वाली हर चीज को याद करेंगे, कैरोलिना ट्रोपिनी बताती हैं, जो ब्रिटिश कोलंबिया विश्वविद्यालय में आंत माइक्रोबायोटा का अध्ययन करती हैं। कनाडा में। माइक्रोबायोम क्षेत्र में, “हम केवल मल का नमूना लेकर एक अविश्वसनीय रूप से जटिल वातावरण का वर्णन करने की कोशिश कर रहे हैं, और मल वास्तव में वही है जो नदी से निकलता है,” वह कहती हैं। “और व्यवहार में, सभी जैविक रूप से दिलचस्प चीजें नदी के अंत में नहीं होती हैं।”

Lasiorhinus latifrons), ऑस्ट्रेलिया में एक चट्टानी मैदान में चलता है” title=”एक छोटा भूरा स्तनपायी, दक्षिणी बालों वाली नाक वाला गर्भ (Lasiorhinus latifrons), ऑस्ट्रेलिया में एक चट्टानी मैदान में चलता है”/>

एक दक्षिणी बालों वाली नाक वाला गर्भ (लेसिओरहिनस लैटिफ्रोन्स) ऑस्ट्रेलिया मै

राफेल आइजनहोफर

मल के नमूनों से परे जाना

मल से प्राप्त जानकारी और वास्तव में आंत के अंदर क्या हो रहा है, के बीच बेमेल का एक उदाहरण में प्रकाशित एक अध्ययन से आता है 2019. लेखकों ने आंतों के क्रिप्ट से माइक्रोबियल समुदाय के सदस्यों का आकलन किया – आंतों की दीवार के आक्रमण – स्वस्थ कोलन वाले लोगों और कोलोरेक्टल कैंसर वाले लोगों में। ट्यूमर और स्वस्थ स्थलों पर रोगाणुओं में अंतर के अलावा, टीम ने पाया कि स्वस्थ क्रिप्ट में मौजूद लगभग एक तिहाई प्रजातियां फाइलम से आती हैं। प्रोटोबैक्टीरिया (नाम बदलने के बाद से स्यूडोमोनाडोटा), फिर भी यह संघ आम तौर पर मल में पाई जाने वाली प्रजातियों में से केवल 1 प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करता है।

“नदी पारिस्थितिकी का अध्ययन करने वाले लोगों की हमेशा सराहना की जाने वाली एक बात थी [that] रॉकफेलर यूनिवर्सिटी में कमेन्सल रोगाणुओं पर प्रतिरक्षा प्रणाली के प्रभाव का अध्ययन करने वाले पोस्टडॉक ग्रेगरी डोनाल्डसन कहते हैं, “अपस्ट्रीम क्या होता है, यह अक्सर डाउनस्ट्रीम को प्रभावित कर सकता है।” “आप इसे मापने में सक्षम हो सकते हैं, लेकिन आप वास्तव में यह नहीं समझ पाएंगे कि नदी ऐसा क्यों है जब तक आप ऊपर की ओर नहीं जाते हैं और यह पता लगाते हैं कि वहां क्या हो रहा है।”

मल के नमूनों से गायब जानकारी को उजागर करने के लिए, ट्रोपिनी और उसके सहयोगी यथासंभव वास्तविक समय में आंत में मौजूद रोगाणुओं की कल्पना और विश्लेषण करते हैं। मुख्य चुनौती यह है कि आंत के रूप में अच्छी तरह से संरक्षित एक जगह के अंदर देखना मुश्किल है, वह बताती है। पशु मॉडल को इच्छामृत्यु देना आमतौर पर आवश्यक होता है, जबकि मनुष्यों के लिए, उन ऊतकों और उनके संबंधित रोगाणुओं की जांच के लिए जीआई पथ में विभिन्न स्थानों की बायोप्सी की आवश्यकता होती है। लेकिन बायोप्सी की तैयारी में आमतौर पर एक रेचक आहार शामिल होता है जो जीआई पथ को साफ करता है और परिणामों को पूर्वाग्रहित करता है। ट्रोपिनी के अनुसार, यह नदी के नीचे गर्जने वाले बवंडर के बराबर है।

जबकि ट्रोपिनी को विकास में सफलता मिली है तकनीक जो जीआई पथ के नमूनों की म्यूकस परत और माइक्रोबायोटा को जुलाब की आवश्यकता के बिना इमेजिंग के लिए अक्षुण्ण रखते हैं, इन दिनों वह आंत के वातावरण का अनुकरण करने और इसकी जीवनी की वास्तविक समय की गतिशीलता को पकड़ने के लिए माइक्रोफ्लुइडिक्स का उपयोग करने के बारे में भी उत्साहित हैं। ये तथाकथित “गट-ऑन-ए-चिप” डिवाइस शोधकर्ताओं को मानव या माउस एपिथेलियल कोशिकाओं को एक पारदर्शी चिप पर बीज करने की अनुमति देते हैं, जहां वे श्लेष्म उत्पन्न करते हैं, और फिर बैक्टीरिया को यह देखने के लिए पेश करते हैं कि सूक्ष्मजीव आंत कोशिकाओं के साथ कैसे बातचीत करते हैं। हार्वर्ड यूनिवर्सिटी के वाइस इंस्टीट्यूट में डोनाल्ड इंगबर के समूह ने इसी तरह के चिप्स पर रोगाणुओं और मानव आंतों की कोशिकाओं को सफलतापूर्वक कल्चर करने के लिए दृष्टिकोण का उपयोग किया है। कई दिन.

“यह निश्चित रूप से एक बहुत कम मॉडल है,” ट्रोपिनी अनुमति देता है, “लेकिन अगर, उदाहरण के लिए, आप आंत के अंदर बदले हुए प्रवाह के प्रभाव को मॉडल करने की कोशिश कर रहे हैं और यह बैक्टीरिया के लगाव को कैसे प्रभावित करता है, तो आपको इसे वास्तव में वास्तविक रूप में देखकर करना होगा। समय।” दूसरी ओर, बायोप्सी लेना या किसी जानवर के जीआई पथ को विदारक करना, समय पर केवल एक स्नैपशॉट प्रदान करता है। चिप-आधारित संस्कृति रणनीतियों का एक अन्य लाभ यह है कि इसे पेश करना संभव है ऑक्सीजन प्रवणता इंगबर के समूह ने रिपोर्ट किया है कि अवायवीय और एरोबिक दोनों प्रकार के रोगाणुओं को बढ़ने की अनुमति देते हैं।

देखना “चिप्स पर अंग

पड़ोसियों के बीच संबंधों को समझना

निवासी रोगाणुओं को प्रभावित करने वाले भौतिक कारकों के अलावा, रोगाणु स्वयं एक दूसरे को प्रभावित करते हैं। इन संबंधों के बारे में अधिक जानने के लिए, कॉर्नेल विश्वविद्यालय के विकासवादी जीवविज्ञानी कोरी मोरो और उनके समूह मूल्यांकन माइक्रोबियल उपस्थिति विभिन्न कछुआ चींटी प्रजातियों (जीनस) में आंत के चार क्षेत्रों में सेफलोट्स).

एक लाल और पीले पत्ते पर तीन भूरी कछुआ चींटियाँ खड़ी हैं।

सेफलोट्स एट्राटस कछुआ चींटियों की सबसे आम प्रजातियों में से एक है।

कोरी मोरेउ

मल में मौजूद रोगाणुओं को देखते हुए, वह कहती है, “आपको हर चीज का एक स्नैपशॉट देता है, लेकिन आप यह पता नहीं लगा सकते हैं: क्या आपके पास कुछ प्रकार के बैक्टीरिया हैं जो गलत जगह पर खिल गए हैं? क्या आपके वंशजों के बीच युद्ध हो रहा है?” चींटियों में, “हम वास्तव में एक माइक्रोस्कोप के तहत घड़ीसाज़ संदंश के साथ जाते हैं और पाचन तंत्र के साथ जुड़े बैक्टीरिया की एक छवि प्राप्त करने के लिए आंत के प्रत्येक डिब्बे को ध्यान से विच्छेदित करते हैं।”

मोरो और उनके सहयोगियों ने पाया कि मिडगुट में बैक्टीरिया के केवल एक समूह का प्रभुत्व था, जबकि हिंदगुट में एक अधिक विविध समुदाय था। जब शोधकर्ताओं ने दो स्थानों पर जीवाणु जीनोम को देखा, तो उन्होंने पाया कि मिडगुट में अलगाव में रहने वाले सूक्ष्म जीवों ने अन्य जीवाणुओं के साथ युद्ध के लिए सभी जीन खो दिए थे। इसके विपरीत, हिंडगट में बैक्टीरिया एंटीबायोटिक्स के उत्पादन के लिए जीन पर टिके रहते हैं, जो अन्य रोगाणुओं के खिलाफ अपने स्थान की रक्षा के लिए आवश्यक होते हैं। निष्कर्ष बताते हैं कि “उस डिब्बे के भीतर सबसे अच्छी स्थिति के लिए कुछ मात्रा में धक्का-मुक्की होती है,” मोरो बताते हैं, कुछ ऐसा जो मेजबान को भी प्रभावित कर सकता है।

आंत में माइक्रोबियल पड़ोस में और भी करीब से देखने के लिए, कोलंबिया यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर के हैरिस वांग और उनके सहयोगियों ने पारिस्थितिकी में उपयोग की जाने वाली विधियों से प्रेरित एक अनुक्रमण तकनीक विकसित की है। “आप जंगल के भीतर स्थानिक संगठन का अध्ययन कैसे करते हैं? यह वास्तव में कठिन है क्योंकि बहुत सारे पेड़ और बहुत सारी झाड़ियाँ और बहुत सारे जानवर हैं, और आप उनमें से हर एक की गिनती नहीं कर सकते, ”वांग बताते हैं। तो “आप एक छोटे से प्लॉट को बंद कर देते हैं” [and use existing] इन भूखंडों के बीच अंतर का अध्ययन करने के लिए विश्लेषणात्मक उपकरण।”

वैंग का समूह अपनी स्थानिक व्यवस्था को बंद करने के लिए जेल में जीआई या फेकल नमूनों को स्थिर करता है, फिर जेल को छोटे भूखंडों में लगभग 30 माइक्रोन व्यास में भंग कर देता है और प्रत्येक भूखंड में डीएनए को एक अद्वितीय बारकोड के साथ लेबल करता है। अनुक्रमण के बाद, वे इस बात का नक्शा फिर से बना सकते हैं कि कौन से रोगाणु कहाँ मौजूद हैं, और उनके पड़ोसी कौन हैं। माउस जीआई पथ में, उन्होंने पाया कि माइक्रोबियल प्रजातियों के अलग-अलग पड़ोसी होते हैं जो इस बात पर निर्भर करते हैं कि वे आंत में कहां हैं। और जब शोधकर्ताओं ने चूहों को कम वसा से उच्च वसा वाले आहार में बदल दिया, तो न केवल आंत में माइक्रोबियल संरचना बदल गई, बल्कि रोगाणुओं का स्थानिक संगठन भी इस तरह स्थानांतरित हो गया कि आहार के बाद चूहों में बैक्टीरिया के अधिक-विविध पड़ोसी थे। परिवर्तन।

माइक्रोबियल पड़ोस और रिश्तों को समझना, हैरिस कहते हैं, “मुझे लगता है कि अगली पीढ़ी माइक्रोबायोटा की बेहतर समझ की कुंजी है और वे उन सभी प्रकार के लाभों में कैसे योगदान दे सकते हैं जिनमें हम रुचि रखते हैं।”

मेजबान कोशिकाएँ माइक्रोबियल पड़ोसियों का एक और समूह हैं जिन्हें जीवविज्ञानी पर काम करने वाले शोधकर्ता अनदेखा नहीं कर सकते हैं। में एक अध्ययन उदाहरण के लिए, जनवरी में प्रकाशित, लेखकों ने दिखाया कि कम प्रतिरक्षा कोशिकाओं वाले चूहों में सामान्य प्रतिरक्षा प्रणाली वाले लोगों की तुलना में अधिक विविध माइक्रोबायोटा और आंत के क्षेत्रों में रोगाणुओं का वितरण भी था।

रोगाणुओं और मेजबान के बीच धक्का और खींचतान डोनाल्डसन का ध्यान केंद्रित रहा है क्योंकि वह कैलटेक में सरकिस माज़मैनियन के साथ स्नातक छात्र थे। डोनाल्डसन, मज़्मानियन, और सहकर्मी की खोज की कि कॉमेन्सल रोगाणु इम्युनोग्लोबुलिन ए (IgA) का उपयोग करते हैं, जो बलगम में पाया जाने वाला एक मेजबान एंटीबॉडी है, जो आंत को उपनिवेशित करता है। इसके विपरीत, IgA रोगजनक जीवों के लिए GI पथ में पैर जमाने को कठिन बना देता है।

शोधकर्ताओं ने भी दिखाया है कि, रोगाणु मुक्त चूहों के बृहदान्त्र में, मानव सहसंयोजक सूक्ष्म जीव बैक्टेरॉइड्स फ्रैगिलिस अपनी जीन अभिव्यक्ति को इस आधार पर बदलता है कि यह मेजबान उपकला के करीब है, आंत के लुमेन के भीतर, या बलगम में। ये निष्कर्ष और अन्य मेजबान और रोगाणुओं के बीच दो-तरफा संबंधों की ओर इशारा करते हैं, लेकिन यह द्विदिशता एक ऐसी चीज है जो इन अंतःक्रियाओं का अध्ययन करना इतना चुनौतीपूर्ण बनाती है, डोनाल्डसन कहते हैं। यह हमेशा स्पष्ट नहीं होता है कि रोगाणु मेजबान कोशिका व्यवहार को निर्देशित करते हैं, या यदि मेजबान कोशिकाएं निर्देशित करती हैं कि रोगाणु कहां हो सकते हैं और वे क्या करते हैं।

माज़मैनियन के अनुसार, माइक्रोबायोम का अध्ययन करने वाले शोधकर्ताओं ने माइक्रोबियल समुदाय के सदस्यों को प्रोफाइल करने के लिए डीएनए अनुक्रमण का उपयोग करने में अच्छा प्रदर्शन किया है। “अनुक्रमण भाग बहुत सीधा है,” वे बताते हैं। “मुझे नहीं लगता कि हम एक क्षेत्र के रूप में अच्छा करते हैं। . . समझ रहा है कि जीव वहां क्या कर रहे हैं। वे कौन से उत्पाद बना रहे हैं? वे किस जीन को चालू कर रहे हैं? वे कोशिकाओं को कैसे जोड़ रहे हैं, चाहे वे उपकला कोशिकाएं हों या प्रतिरक्षा कोशिकाएं या आंत में न्यूरॉन्स हों?”

भले ही शोधकर्ता 30-माइक्रोन माइक्रोबियल पड़ोस की जांच कर रहे हों या पूरे आंत के साथ जीवनी के बारे में एक विचार प्राप्त कर रहे हों, मोरो के अनुसार प्राथमिक खुले प्रश्नों में से एक यह है कि पाचन तंत्र के साथ उन जीवाणुओं का उन्मुखीकरण मेजबान स्वास्थ्य को प्रभावित करता है या नहीं . अगला कदम, वह बताती है, “उन ठीक-ठाक अंतःक्रियाओं को छेड़ना” होगा, और यह पता लगाना होगा कि क्या जीवनी को पुनर्व्यवस्थित करने से स्वास्थ्य के परिणाम बदल जाते हैं।

यदि ऐसा है, तो जीवनी भूगोल के उपचार के उपयोग के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव हो सकते हैं जैसे कि मल प्रत्यारोपण तथा एंटीबायोटिक दवाओं. आंत में सूक्ष्मजीव समुदायों को पेश करने की कोशिश करते समय, जैसे उपचार में सी. मुश्किल संक्रमण, स्थानिक संगठन एक महत्वपूर्ण कारक हो सकता है, वांग बताते हैं। यदि कॉमेन्सल रोगाणु “सामान्य रूप से कुछ माइक्रोबियल पड़ोस में मौजूद होते हैं जो बहुत स्थिर और मजबूत होते हैं, तो हो सकता है कि आपको वास्तव में उस पूरे पड़ोस को स्थानांतरित करने की आवश्यकता हो,” और यह स्पष्ट नहीं है कि क्या फेकल प्रत्यारोपण इसे पूरा करते हैं, वे कहते हैं। और क्योंकि एंटीबायोटिक्स केवल उन रोगजनकों की तुलना में अधिक रोगाणुओं को मारते हैं जिन्हें वे लक्षित करना चाहते हैं, दवाएं जीवित रहने के लिए पड़ोसी उपभेदों की क्षमता को प्रभावित कर सकती हैं। यह समझना महत्वपूर्ण है, वांग कहते हैं, “अंतरिक्ष के माध्यम से इन समुदायों का परस्पर संबंध, और विभिन्न प्रकार के पर्यावरणीय परिवर्तन इसे कैसे बदलते हैं।”

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