Ανακαλύπτοντας κρυμμένους μικροβιακούς παράγοντες για νέα αντιβιοτικά
Η αδυναμία καλλιέργειας πολλών βακτηρίων στα εργαστήρια έχει προκαλέσει προβλήματα στη ιατρική. Πολλά από τα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούμε προέρχονται από μικροβιακές πηγές, ωστόσο η αύξηση της αντοχής στα αντιβιοτικά και η έλλειψη νέων φαρμάκων έχουν δημιουργήσει ανάγκη για νέες λύσεις. Ο χώρος του εδάφους κάτω από τα πόδια μας κρύβει έναν τεράστιο θησαυρό από μη αξιοποιημένες ενώσεις που μπορούν να σώσουν ζωές.
Μια νέα προσέγγιση στην ανακάλυψη μικροβίων
Μια ομάδα ερευνητών ανέπτυξε μια καινοτόμο μέθοδο που επιτρέπει την πρόσβαση σε αυτόν τον μικροβιακό θησαυρό. Η προσέγγισή τους, που δημοσιεύθηκε στο Nature Biotechnology, παρακάμπτει την ανάγκη καλλιέργειας βακτηρίων στο εργαστήριο, με την εξαγωγή μεγάλων τμημάτων DNA απευθείας από το έδαφος. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να συνθέσουν τα γονιδιώματα μικροβίων που προηγουμένως παρέμεναν κρυμμένα και να αναζητήσουν βιοδραστικές μόρια.
Ανακαλύψεις και προοπτικές
Από ένα μόνο δείγμα εδάφους, η ομάδα κατάφερε να δημιουργήσει εκατοντάδες πλήρη γονιδιώματα βακτηρίων που δεν είχαν παρατηρηθεί ποτέ πριν, καθώς και δύο νέες προτάσεις για αντιβιοτικά. Αυτά τα ευρήματα προσφέρουν μια κλιμακούμενη μέθοδο για την αναζήτηση μη καλλιεργήσιμων βακτηρίων για νέες φαρμακευτικές λύσεις, αποκαλύπτοντας ταυτόχρονα την απέραντη, ανεξερεύνητη μικροβιακή περιοχή που επηρεάζει το περιβάλλον μας.
Η τεχνολογία που έχουμε πλέον στη διάθεσή μας μας επιτρέπει να δούμε τον μικροβιακό κόσμο που προηγουμένως ήταν απρόσιτος. Και δεν περιοριζόμαστε μόνο στην παρατήρηση αυτών των πληροφοριών, αλλά ήδη τις μετατρέπουμε σε δυνητικά χρήσιμα αντιβιοτικά. Αυτή είναι μόλις η αρχή μιας νέας εποχής στη μικροβιολογία.
Η διαδικασία που ακολουθήθηκε περιλάμβανε την απομόνωση μεγάλων τμημάτων DNA από το έδαφος και την εφαρμογή της τεχνολογίας μακροχρόνιας αλληλούχισης. Αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να παράγουν συνεχείς αλυσίδες DNA που ήταν δεκάδες χιλιάδες ζεύγη βάσεων μεγάλες, 200 φορές μεγαλύτερες από οποιαδήποτε προηγούμενη τεχνολογία. Το DNA του εδάφους περιέχει έναν τεράστιο αριθμό διαφορετικών βακτηρίων και χωρίς τέτοιες μεγάλες αλληλουχίες, η επίλυση αυτού του πολύπλοκου γενετικού παζλ σε πλήρη γονιδιώματα αποδείχθηκε εξαιρετικά δύσκολη.
Η μέθοδος αυτή, που είναι κλιμακούμενη και μπορεί να προσαρμοστεί σε οποιοδήποτε μεταγενετικό χώρο πέρα από το έδαφος, περιγράφεται ως μια στρατηγική τριών βημάτων που θα μπορούσε να σηματοδοτήσει μια νέα εποχή στη μικροβιολογία: «Απομονώστε μεγάλα DNA, αλληλουχήστε το και υπολογιστικά μετατρέψτε το σε κάτι χρήσιμο».
Η ομάδα, εφαρμόζοντας αυτή τη μέθοδο σε ένα μόνο δείγμα δασικού εδάφους, παρήγαγε 2,5 τεραβάσεις αλληλουχίας – τα πιο βαθιά δεδομένα μακροχρόνιας αλληλούχισης που έχουν καταγραφεί μέχρι σήμερα.
