Speciální myší model pomůže odhalit, jak přesně funguje střevní mikrobiom

O tom, že střevní mikroorganismy ovlivňují lidské zdraví, dnes nikdo nepochybuje. Vědci se nyní snaží zjistit, jak společenství bakterií vznikají a jaký dopad mají na fungovaní organismu a vznik některých onemocnění. Vyvinuli proto laboratorní myší model, u kterého dokážou přesně kontrolovat složení střevních bakterií. Výsledky publikovali v časopise Nature Communications. Na výzkumu se podíleli odborníci z Mikrobiologického ústavu AV ČR.

Část výzkumu se odehrála v gnotobiologické laboratoři Mikrobiologického ústavu AV ČR, která se nachází v Novém Hrádku v Orlických horách. Výjimečná je chovem unikátních bezmikrobních laboratorních zvířat. V trávicím traktu nemají žádné detekovatelné bakterie a žijí ve zcela sterilním prostředí v hermeticky uzavřených izolátorech – jsou proto unikátním modelem biomedicínského výzkumu. Lze je „osadit“ vybraným kmenem bakterie či bakteriální směsí a testovat, jestli se zhorší, nebo zlepší průběh modelového onemocnění.

Laboratorní myši žijí v Novém Hrádku ve zcela sterilním prostředí.

Myška GM15
Aktuálně odborníci pro účely výzkumu vyvinuli nový zvířecí model nazvaný „GnotoMice15“ (GM15). Myška má miniaturní umělou střevní mikrobiotu skládající se z 15 bakteriálních kmenů, původně izolovaných ze střeva běžné laboratorní myši.

Výhodou těchto bakteriálních kmenů je, že mají plně rozluštěný genom i podrobně popsané funkce. Vědci tak mohou detailně kontrolovat složení střevních bakterií a různě s ním manipulovat.

V modelu GM15 je minimální myší mikrobiota implantována do původně bezmikrobního zvířete a je přenositelná na potomstvo.

„Použitá mikrobiota je odolná i vůči malým změnám ve výživě myší souvisejících s různými chovatelskými postupy. Navzdory své jednoduchosti navíc dokáže nahradit i funkce složitějších střevních bakterií tím, že účinně obnovuje celou řadu biologických procesů, které jsou u jedinců bez střevní mikrobioty narušeny,“ vysvětluje Martin Schwarzer z gnotobiologické laboratoře.

Šetrnější zacházení s myšmi
Nový myší model je schopen účinného přenosu mezi různými pokusnými chovy. Může tak usnadnit realizaci různých studií, v nichž se zkoumají souvislosti mezi biologií střevních mikroorganismů a její interakcí s hostitelem.

„V praxi by to mohlo znamenat, že laboratoře například ve Velké Británii nebo v České republice si objednají myší linii, která bude standardizovaná jak geneticky, tak i z hlediska mikrobiomu. V konečném důsledku by to vedlo k lepší reprodukovatelnosti výsledků mezi laboratořemi a také k menšímu množství použitých zvířat,“ dodává Martin Schwarzer.

Martin Schwarzer z gnotobiologické laboratoře Mikrobiologického ústavu AV ČR

Jako dílky stavebnice
Modularita bakteriálních směsí expertům umožnuje přidávat nebo odebírat bakteriální kmeny a sledovat, jaký mají vliv na ostatní bakterie ve směsi i na fungování samotného hostitele. Definovaný střevní mikrobiom vědci přirovnávají k dětské stavebnici.

„Máme k dispozici hromadu dílků – jednotlivé střevní bakterie – a z nich vybíráme a skládáme dohromady model – střevní mikrobiom. O každém dílku přitom víme, co je zač a když jej přidáme do modelu, vidíme, jak funguje s ostatními kostičkami, tedy jestli je důležitý pro výslednou funkci, nebo naopak není. Kostičky přitom můžeme obměňovat, přidávat nebo ubírat a přitom sledovat, jak výsledný model na hostitele působí,“ přibližuje Martin Schwarzer.

Právě tato modularita otevírá úžasné možnosti, které přispějí k porozumění, jak střevní bakterie fungují mezi sebou navzájem a jakým způsobem ovlivňují hostitele. 

Na výzkumu se spolu s vědci z Mikrobiologického ústavu AV ČR podíleli experti z francouzského Ústavu funkční genomiky a francouzského Technologického výzkumného ústavu BioAster.

Další články o mikrobiotě:

Až pětina dětí do šesti let trpí kožní alergií. Vědci zkoumají, jak jim pomoci
Mikrobiom zásadně ovlivňuje nejen zdraví, ale i myšlení a chování
PODCAST: Kožní mikrobiom a imunita v době covid-19

Tématu jsme se věnovali také v časopise A / Věda a výzkum 02/2019.

Text: Leona Matušková, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Jana Plavec, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR; Jessika Consuegra & Filipe De Vadder

Přečtěte si také

• Jak buňky reagují na stres? Tým zpřesnil popis vzniku protistresového proteinu
• I v oddělení biologie nádorů může být sranda, říká Veronika Vymetálková
• Vědci z Akademie věd popsali, jak fungují molekulární nůžky na stříhání RNA
• Vědci odhalili mutace, které spouštějí leukémii. Jejich objev může pomoci léčbě
• Změny v DNA a karcinogenní účinky: I to může odhalit toxikologický inkubátor
• Ječmen „live“: Češi jako první na světě umí živě sledovat dělení jeho buněk
• Ohrožená ňadra: vědci popsali rizikové varianty genu způsobujícího karcinom prsu
• Enzym „ptakopysk“ pomůže s vývojem nových účinnějších antibiotik
• Buňka je polívka se spoustou ingrediencí, říká Roman Pleskot
• Žralok malohlavý zná recept na dlouhověkost, dožívá se více než 400 let