'Molecular Rosetta Stone' laat zien hoe het microbioom tegen ons praat

“Galzuren zijn een belangrijk onderdeel van de taal van het darmmicrobioom, en het vinden van zoveel nieuwe soorten breidt onze woordenschat radicaal uit om te begrijpen wat onze darmmicroben doen en hoe ze dat doen”, zegt hoofdonderzoeker Peter Dorrestein, Ph.D. Professor aan de Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences en hoogleraar Farmacie en Kindergeneeskunde aan de University of California San Diego School of Medicine. “Het is alsof je van See Spot Run naar Shakespeare gaat.”

De bevindingen, zoals beschreven door co-auteur en galzuurexpert Lee Hagee, PhD, zijn als een moleculaire Rosetta-steen en bieden voorheen onbekende inzichten in het gebruik van biochemische taalmicroben om verre orgaansystemen te beïnvloeden.

Galzuren komen uit de lever, worden opgeslagen in de galblaas en komen uiteindelijk vrij in de darmen, waar ze na een maaltijd worden vrijgegeven om de spijsvertering te bevorderen. Microben in onze darmen metaboliseren de galzuren die door de lever worden geproduceerd, waardoor ze worden omgezet in een breed scala aan verschillende moleculen, secundaire galzuren genaamd, die door het lichaam gemakkelijker kunnen worden opgenomen. Tot op heden is de rijke diversiteit en het scala aan functies van secundaire galzuren door wetenschappers niet op prijs gesteld.

“Toen ik in het laboratorium begon te werken, waren er ongeveer een paar honderd galzuren bekend”, zegt co-auteur Ipsita Mohanty, Ph.D., een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Dorrestein. “We hebben er nu duizenden meer ontdekt en werken er ook aan om te beseffen dat deze galzuren veel meer doen dan alleen maar helpen bij de spijsvertering.”

Naast het helpen bij de spijsvertering, zijn galzuren ook belangrijke signaalmoleculen die helpen het immuunsysteem te reguleren en belangrijke metabolische functies vervullen, zoals het beheersen van het vet- en glucosemetabolisme. Deze moleculen helpen ook verklaren hoe microben in de darmen verre orgaansystemen kunnen beïnvloeden.

“Vanwege hun interactie met ons microbioom verspreidt het effect van galzuren zich tot ver buiten het spijsverteringskanaal, net als de ziekten die we ermee behandelen – de lijst van ziekten die verband houden met galzuren is anderhalve kilometer lang, en er zijn meerdere Amerikaanse voedsel- en Goedkeuringen van de Drug Administration (FDA) voor dit soort zuren als therapieën, zegt co-auteur Helena Manuccio Russo, Ph.D., die ook postdoctoraal onderzoeker is in het laboratorium van Dorrestein.

Om deze moleculen te ontdekken, maakten onderzoekers gebruik van de unieke bronnen van de Universiteit van Californië, San Diego. Dorrestein is de directeur van het Center for Collaborative Mbiotic Metabolism (CMMC), een unieke samenwerking tussen UC San Diego en UC Riverside, die informatie wil verzamelen en compileren over metabolieten geproduceerd door microben om onderzoekers te helpen meer te leren over hun invloed. Over de menselijke gezondheid en het milieu.

“In andere gebieden van de biologie, zoals de genomica, is het delen van gegevens gebruikelijk, maar er is nog geen infrastructuur voor onderzoekers op het gebied van het microbiële metabolisme om gegevens te delen”, aldus Dorrestein. “Rekenkracht, we verwachten meer prestaties van CMMC.”

Eerder dit jaar debuteerde het team met een nieuw hulpmiddel dat microben direct kan matchen met de metabolieten die ze produceren. De huidige studie is de eerste van vele die de tool mogelijk voor specifieke soorten moleculen zullen gebruiken. De onderzoekers hopen vervolgens de specifieke functies van de nieuw ontdekte galzuren te onderzoeken, en hun aanpak ook te gebruiken in andere soorten biomoleculen, zoals lipiden of andere soorten zuren.

“We herschrijven het boek over het menselijk metabolisme,” zei Dorrestein. “Als je een paar jaar geleden met mij had gesproken, zou je hebben gezegd dat we tientallen jaren verwijderd waren van het oplossen van deze puzzel, maar nu zou het binnen vijf jaar kunnen gebeuren. Het is werkelijk een opmerkelijke verandering in onze capaciteiten, en we geloven dat dit ook zal gebeuren.” een revolutie teweegbrengen in de manier waarop we omgaan met ziekte.”