Микробиом правит всем миром. Это уникальное сообщество микроорганизмов, населяющих конкретную среду — ткани и органы живых организмов, почву, водные экосистемы и т.д. В частности, в нашем организме содержится более 35 триллионов микроорганизмов. В теле человека собственных клеток в 1,3 раза меньше, чем клеток микробов. Микробиом влияет на пищеварение, иммунную систему, заживление ран, профилактику болезней, когнитивные функции и даже эмоции у человека. Значение микробиома для нас настолько велико, что ученые называют его новым (а некоторые — забытым) органом, почти таким же важным, как мозг или сердце. Без него мы были бы неспособны усваивать витамины и питательные вещества, совсем иначе вели бы себя и непредсказуемо реагировали бы на инфекции.
На днях в Институте генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси торжественно открылся Республиканский центр изучения микробиома.
— Это направление создает сегодня интерес не только для медицины, но и для сельского хозяйства, криминалистики и других отраслей. Микробиотом человека составляют 100 триллионов симбиотических микробов. А количество генов этих микроорганизмов в разы превосходит количество генов человека. 95 процентов микробиоты находятся у человека в желудочно-кишечном тракте, общая поверхность которого имеет размер двух теннисных кортов. А масса микробиоты может достигать двух килограммов, — объясняет заместитель председателя Президиума НАН Беларуси Александр КИЛЬЧЕВСКИЙ. — Считается, что 90 процентов заболеваний человека могут быть тем или иным образом связаны с кишечником и «здоровьем микробиома», поэтому знание основных механизмов взаимодействия генома человека и его микробиома создает большой потенциал для разработки персонализированных диет и создания новых терапевтических агентов. Вполне возможно, что дальнейшее изучение микробиома — наряду с новыми генетическими технологиями — может привести к настоящей революции в медицине. Все это очень актуально, поэтому мы и решили, что пришло время сконцентрировать усилия ученых в Институте генетики и цитологии, ведь изучать микробиом без генетических исследований сегодня просто невозможно.
Открытие центра состоялось в рамках проведения Международной конференции «Жебраковские чтения — 2021», участником которой стали известные российские специалисты в сфере изучения микробиома из Института экспериментальной медицины и Института общей генетики РАН.
Александр СУВОРОВ, заведующий отделом молекулярной микробиологии Института экспериментальной медицины (г. Санкт-Петербург), доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, в частности, сообщил журналистам, что белорусские и российские ученые намерены сотрудничать в сфере создания пробиотических вакцин.
Ученые Института экспериментальной медицины работают сейчас над пробиотической вакциной против коронавирусной инфекции в виде кисломолочного продукта (так называемой кефирной). Идея использовать пробиотики для создания вакцин в институте возникла уже давно.
— Эта разработка связана с исследованиями, посвященными микроорганизмам. Мы уже более 20 лет занимаемся полезными микроорганизмами, входящими в состав пробиотиков. Пришли к выводу, что микроорганизмы можно генетически модифицировать таким образом, чтобы они, помимо своих полезных свойств, могли бы еще и производить антигены патогенных микроорганизмов. Потребляя такого рода кисломолочный продукт, можно было бы предохраняться от инфекций. Начали эти исследования на бактериальных моделях и создали целый ряд вакцинных кандидатов против возбудителей бактериальных инфекций, — рассказал профессор. — А когда началась пандемия COVІD-19, сразу же переключились на создание такого же типа вакцинного кандидата против вируса SARS-CoV-2. Теперь у нас есть два варианта, которые мы интенсивно исследуем. Они проходят доклинические испытания. Если все получится, планируем создать такую же вакцину и для людей.
И по цвету, и по вкусу вакцина напоминает ряженку. Впрочем, ее можно сделать больше похожей на кефир или йогурт. Делают «ряженку» в двух вариантах — на основе коровьего молока и молока соевого. Чтобы и вегетарианцы могли «выпить прививку».
Новая вакцина от Института экспериментальной медицины относится к векторным. В качестве вектора выступает бактерия энтерококк, которая присутствует в организме млекопитающих. К ней подсаживается фрагмент коронавируса (целого вируса нет, только участок вирусного белка), реагируя на который, иммунная система начинает вырабатывать антитела. Причем иммунный ответ начинается практически сразу: в слизистой оболочке рта и кишечника находится большое количество клеток, отвечающих за распознавание чужеродного материала. У вакцины-«ряженки» немало преимуществ. Отсутствует страх перед уколом, знакомый детям и их родителям, никаких болезненных ощущений. Дешево, быстро, просто и полезно. Достаточно выпить жидкий препарат или принять кишечнорастворимую капсулу.
Вакцина не нуждается в особых условиях хранения, для этого вполне достаточно холодильника. Ее легко «масштабировать» на простых производствах: нужны только условия для ферментации молочнокислых бактерий.
Помимо экономической составляющей и удобства использования, можно говорить еще и о том, что, в отличие от большинства вакцин, кефирная не вызывает никаких побочных эффектов. Возможно лишь небольшое ворчание в животе, как случается при употреблении кисломолочных продуктов.
Первыми выпили «ряженку» от COVІD-19 институтские лабораторные мыши. Уже доказано, что вреда она им не нанесла, а вот выработка антител идет хорошо. Сейчас проводятся испытания на хомяках. Почему выбрали хомяков? Потому что они легко заражаются коронавирусом. Хомякам дают вакцину, отводят время для выработки должного иммунного ответа, после чего заражают настоящим коронавирусом и смотрят: заболеет — не заболеет. Если заболеет, то насколько серьезно.
До конца года доклинические испытания «жидкой вакцины» должны быть завершены. Их результаты будут тщательно проанализированы и переданы в Министерство здравоохранения России. И если там будет получено одобрение, ученые начнут клинические испытания на добровольцах.
— Изучение микробиота и микробиома человека и их связи с различными заболеваниями — это «мейнстрим» современной науки, и наш институт был одним из первых и в России, и в мире, кто занялся этой проблематикой. Конечно, микробиом интересует нас не только как индикатор различных заболеваний. И не только в плане создания препаратов, направленных на коррекцию микробиома при нейродегенеративных, эндокринных, онкологических и многих других заболеваниях, — подчеркивает заведующий лабораторией генетики микроорганизмов и отдела генетических основ биотехнологии Института общей генетики им. М. Вавилова РАН, доктор биологических наук, профессор Валерий ДАНИЛЕНКО. — Например, для медицины чрезвычайно актуальна проблема множественной лекарственной устойчивости, которая сделала невозможным или весьма проблематичным применение антибиотиков для лечения различных инфекционных заболеваний. В течение последних лет все мы – генетики, микробиологи, химики — искали новые источники получения препаратов для лечения бактериальных и вирусных заболеваний, включая ковид.
Наш институт имеет большой задел в создании фармбиотиков, которые можно использовать как для продуктов функционального питания, так и для различных фармпрепаратов. Разумеется, всех сейчас в наибольшей степени интересует COVІD-19. уже сейчас очевидно, что в ближайшие годы мир столкнется с большой проблемой — миллионы людей, переболевших ковидом, в той или иной степени будут ощущать последствия этой инфекции. Она ни для кого не проходит бесследно и сказывается на когнитивных функциях человека, влечет нарушения памяти, усиление депрессивных состояний, активизацию болезней Паркинсона, Альцгеймера, кардиологических заболеваний. Надеемся, что коррекция микробиоты поможет помешать распространению ковида, а на основе микробиоты здоровых и устойчивых к ковиду людей будут создаваться препараты, которые помогут восстанавливать здоровье миллионов тех, кто переболел.
Микробиом — это и наше здоровье, и наша возможность уберечься от ковида, и источник большого количества полезных микроорганизмов для продуктов функционального питания.
В Институте общей генетики также исследуется феномен долгожительства. Например, в Грузии, Японии, а раньше и в Гомельской области Беларуси было много долгожителей. Нужно изучать их микробием, искать полезные бактерии, позволяющие людям жить 90–95 лет. Кстати, у детей микробиом отвечает не только за иммунную систему, но и за память и развитие мозга. Для нас интересно, как функциональное питание может влиять на улучшение обучаемости детей, у которых есть проблемы с учебой. Например, в России есть народы, живущие на Крайнем Севере — для них эта проблема актуальна. Надо искать причины. И есть образовательный центр «Сириус» для одаренных детей. Интересно проследить соответствующую зависимость и на их примере.
— Перед Республиканским центром микробиома поставлен ряд задач, — рассказывает его руководитель, кандидат биологических наук Елена МИХАЛЕНКО. — Это изучение микробиома человека в норме и при патологии, разработка метагеномных технологий определения микробиома человека и почвы для решения задач судебной экспертизы, анализ микробиоты желудочно-кишечного тракта сельскохозяйственных животных, ее корреляции с показателем здоровья, производительности и рационом кормления, изучение микробиома почв для повышения их плодородия и производительности растений и другие.
Центр задействован в выполнении уникального проекта «Роль микробиома в реализации особенностей генома долгожителей Беларуси». «Мы уже получили определенные результаты, но сказать, что нашли микроорганизм, который позволяет жить долго и счастливо, я пока не могу, — улыбается Елена Михаленко. — Все еще находится в стадии обработки информации. Но мы видим, что микробиом у людей старшего возраста отличается от микробиома у молодых. И нам еще предстоит выяснить, что необходимо делать, чтобы мы не просто жили 90 лет, а жили активно. Нужно быть нацеленными именно на активное долголетие. Надеемся выработать определенные рекомендации, чтобы человек мог скорректировать свой способ жизни и прием фармпрепаратов…».
Недавно сотрудники Республиканского центра микробиома были привлечены для оказания консультации в случае тяжелого протекания заболевания неустановленной этиологии. Речь шла о 16-летней девушке, которой грозила ампутация конечности. Впервые в Беларуси было выполнено параллельное изучение полного экзома пациентки и микробиома. В данный момент такой анализ возможен только в Институте генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси. Проведенное исследование позволило скорректировать хирургическое и медикаментозное лечение и достичь успеха.
«А знаете ли вы, что у каждого человека уникальны не только отпечатки его пальцев, но и сообщество микроорганизмов на его руках? Даже после мытья рук наш микробиом восстанавливается уже через два часа, — говорит Елена Михаленко, — В Великобритании проводились исследования среди студентов, которые жили в кампусе на четырех этажах. Исследователи с высокой степенью вероятности смогли определить, на каком этаже живет тот или иной студент. В криминалистике эти сведения могут быть полезны. Микробиом почвы – тоже отличная лакмусовая бумажка».
Кстати, в мировой литературе накоплены сведения о зависимости состава микробиома от пола и возраста, особенностей климата и географического расположения, питания, профессии, образа жизни и особенностей личной гигиены. Известно, что количество микроорганизмов на коже у здорового человека постоянно меняется и зависит от сезона, достигая максимума зимой и минимальных значений — летом. Изучен даже склад микрофлоры спортивного инвентаря, предметов бытового потребления и т. д. В судебной медицине описана методика метагеномного анализа микробиоты поверхности мобильных телефонов, результаты которого могут быть доказательством принадлежности мобильного телефона конкретному лицу.
Микробы, живущие на нашей левой руке, отличаются от живущих на правой. Вы можете тереть руки, хлопать в ладони и прикасаться двумя руками к одним и тем же поверхностям — на каждой все равно развивается отдельное микробное сообщество. Причем она сильно отличается от аналогичных сообществ других людей (по разнообразию видов — в среднем на 85%), что означает — у каждого из нас, помимо обычных, есть еще и уникальные микробные отпечатки пальцев…
Надежда НИКОЛАЕВА
Фото автора
В повестке дня — утверждение концепции нацбезопасности и военной доктрины.
Финалистка проекта «Академия талантов» на ОНТ — о творчестве и жизни.
Почти тысяча двести человек соберутся, чтобы решать важнейшие вопросы развития страны.
