Воронежские открытия: что создали ученые региона. Анализ ДНК бактерий

В новом, четвертом выпуске проекта «Воронежские открытия», в рамках которого журналисты РИА «Воронеж» рассказывают о перспективных разработках ученых региона, – материал о Центре метагеномных исследований. Его предлагают создать специалисты Воронежского госуниверситета.

На основе исследований генетического материала бактерий ученые могут предупредить о раннем начале развития заболевания или о том, какой корм лучше всего подходит животным. Результаты этих исследований особенно востребованы в медицине и сельском хозяйстве.

Тайны микробиома

Аспирант кафедры генетики, цитологии и биоинженерии медико-биологического факультета ВГУ, младший научный сотрудник лаборатории метагеномики и пищевых биотехнологий ВГУИТ Мария Грязнова вместе со своими коллегами занимается исследованием микробиома с помощью передовых методов науки, прежде всего – секвенирования (или, иными словами, анализа последовательности ДНК).

– Микробиом – это генетический материал сообщества микроорганизмов, которое может находиться на любом субстрате. В человеческом организме около 30 триллионов бактерий. Особенно много их в пищеварительной системе, но не только. Сообщества микроорганизмов живут на поверхности кожи человека, внутри кишечника, на слизистых оболочках, а также в почве, в воде. Доказано, что микроорганизмы, населяющие наше тело, существенно влияют на состояние нашего здоровья, вовлекаются в развитие различных патологических процессов. Если мы будем понимать, какие изменения происходят в микробиоме, то в перспективе сможем на ранних стадиях предупредить развитие некоторых заболеваний. Например, с помощью добавления пребиотиков, пробиотиков, различных препаратов, которые моделируют нашу микробиоту, то есть уникальную совокупность микроорганизмов, – объяснила специалист.

Микробиота необходима нам для здоровой и полноценной жизни. Без нее мы бы страдали от инфекций, не могли питаться некоторыми продуктами, а наша иммунная система работала гораздо хуже.

Изучать микробиом сельскохозяйственных животных тоже очень важно. Зная состав бактерий в их кишечнике, можно сделать выводы, как будет усваиваться корм, как животное будет набирать массу, как станет реагировать на различные заболевания – перенесет легко или последствия будут для него критическими.

– Также мы можем проанализировать микробиологический состав почвы и на основании этого подобрать соответствующие удобрения. Сейчас очень популярны биоудобрения – внесение в почву различных продуцентов. Мы делаем анализ, видим, чего в почве не хватает, и понимаем, какие микроорганизмы могут улучшить ее состав, – отметила Мария Грязнова.

Современный метод

Анализом микробиома ученые интересуются давно, эта информация широко используется в разных сферах и направлениях, начиная от здоровья человека и заканчивая различными отраслями сельского хозяйства.

– К сожалению, те методы, на основе которых раньше строилось исследование бактериологического состава, сейчас устаревают, их производительности не хватает. Многие микроорганизмы, которые оказываются вовлеченными в различные процессы жизнедеятельности, просто невозможно высеять на чашке Петри. А с помощью секвенирования мы видим генетический материал абсолютно всех бактерий, которые содержатся в микробиоте, видим полную картину. Анализ ДНК – высокопроизводительный, точный и современный благодаря своим преимуществам, – уточнила Мария.

На данный момент исследования, основанные на секвенировании, достаточно дороги, но с каждым годом они применяются все более широко.

– Конечно, секвенированием бактерий занимаемся не мы одни, но большинство компаний, которые предоставляют такие услуги, сосредоточены в основном на анализе микробиома кишечника человека. Причем заказчик, как правило, получает сырые данные без расшифровки – по сути, последовательность нуклеотидов того участка, который ему нужно было проанализировать. Эти данные еще нужно интерпретировать, что сложно с точки зрения биоинформатики. У нас есть возможность выполнить анализ микробиома любого образца, а не только кишечного микробиома, с полной расшифровкой, – добавила Мария Грязнова.

Воронежские ученые предложили создать Центр метагеномных исследований Воронежской области, который и будет заниматься таким анализом.

– В регионе много сельскохозяйственных предприятий и лечебных организаций, для которых анализ микробиома станет весьма актуальным. За счет оптимизации методик пробоподготовки нам удалось снизить себестоимости анализа, чтобы сделать его широко применимым и доступным, – сообщила Мария Грязнова.

В предыдущих выпусках проекта – о других разработках, которые уже внедрили или готовятся внедрить в производство в Воронежской области: «электронном носе» для диагностики болезней, технологии получения полезной аминокислоты, а также об изобретении, защищающем металл от коррозии.