Микробиом. То, что убивает, и то, что делает нас сильнее - Игорь Олегович Стома

встречались ранее, сотни лет тому назад. И все потому, что в составе человеческого микробиома были разнообразные защитные бактерии, ныне утерянные, исчезнувшие как виды во многих развитых обществах. На это повлияло изменение и окружающей среды, и типа питания человека, и наличие переработанной пищи, и искусственных пищевых добавок, и многое другое. Но больше всего индустриализация негативно повлияла на исходный микробиом человека за счет: массового использования антибиотиков, применения антибактериального мыла и снижения количества родов естественным путем. Последнее же обеспечивало правильное наследование микробиома младенцу от матери. Часть из этих «древних» защитных микробов, возможно, остались в кишечнике у людей, живущих традиционнными укладами жизни, а именно в изолированных племенах, удаленных от цивилизации, или в консервативных культурах. И сейчас может быть последний шанс для ученых добыть эти полезные микробы, изучить их, заморозить в биобанках для того, чтобы лечить и профилактировать болезни в дальнейшем. То есть, приводя аналогию, «заселять семенами выжженное поле микробиома». Представьте, что в обществе, в котором превалирует ожирение, сахарный диабет и болезни сердца, а мы уже семимильными шагами движемся к такому обществу, можно использовать полезных микробов из биобанка для профилактики этих заболеваний. Или, например, вы сможете пересадить такик микробы вашему ребенку еще в детстве, чтобы он избежал развития аллергии, бронхиальной астмы, сахарного диабета, колоректального рака или ожирения впоследствии. Это было бы самой эффективной гарантией здоровой и долгой жизни для таких людей.

Получается, что здоровые и полезные бактерии микробиома – это исчерпаемый или, другими словами, невозобновляемый ресурс, который при текущих условиях может быть потерян весьма быстро. И действительно, последние работы показывают, что в индустриальных обществах, в развитых странах, на массовом уровне у людей происходит потеря разнообразия микробиома. То есть микробное сообщество за последние годы становится все более скудным в развитых странах, в том числе за счет потери полезных микробов. А самые богатые своим разнообразием микробо, и обладающие самыми «ценными» полезными микробами оказываются люди, живущие в удаленных от цивилизации регионах мира.

Кстати, в большинстве стран такие биобанки пока находятся вне регуляции государства. Как и всегда, законодательство серьезно отстает от научных достижений. Но и сегодня, кто первый будет обладать наибольшим биобанком полезных микробов, тот и сможет в ближайшем будущем осуществить прорыв в медицине. Например, совсем недавно, в 2023 году Биобанк микробиома человека Австралии был профинансирован на сумму в 3 миллиона долларов для активизации процесса заморозки образцов микробов.

Интересным примером того, как клетки, выделенные от человека, даже после его смерти несли пользу человечеству, может быть история с клеточной линией HeLa. Как известно, у клеток человека есть предел деления (предел Хейфлика), и каждая клетка умирает после определенного количества делений. То есть в норме клетки организма человека смертны. В 1951 году пациентка по имени Генриетта Лакс обратилась за помощью в госпиталь Джона Хопкинса в США. Диагноз был выставлен – рак шейки матки. В феврале того года из раковой опухоли были выделены клетки, которые, на удивление специалистов, не собирались погибать, а делились бесконечно. Сейчас мы знаем, что это свойственно для раковых клеток, которые «выходят из-под контроля» и становятся бессмертными. Кстати, эти клетки были инфицированы вирусом папилломы человека, который и запустил процесс их превращения в раковые. А сегодня мы уже точно знаем, что рак шейки матки вызывается этим вирусом, да и болезнь эта является вакциноуправляемой, то есть рак шейки матки можно предотвратить с помощью прививки. Тогда, в 1951 году, к сожалению, пациентка погибла от рака шейки матки в октябре. А клетки из ее раковой опухоли продолжали делиться и жить в пробирках в лаборатории. По имени пациентки, эту клеточную линию назвали HeLa, и стали применять в научных экспериментах при исследовании рака, ВИЧ-инфекции, воздействия радиации и молекулярно-генетических задач. Немаловажно, что при использовании именно этой бессмертной клеточной линии разрабатывалась, например, одна из первых вакцин против полиомиелита. Что важно в этой истории? То, что сохранение этих клеток позволило продвинуть науку вперед и таким образом спасти миллионы жизней. Имя же Генриетты Лакс вошло в историю медицины.

Хочется подытожить, что создание биобанков представляет собой взгляд в будущее, ведь, если не наше поколение, то следующее сможет извлечь из банков замороженных образцов микробиома пользу. Ну и коммерческий успех, само собой. Ведь, если проанализировать, к примеру, международную базу патентов на изобретения, то мы увидим, что между 2010 и 2020 годами количество новых патентов со словом «микробиом» выросло экспоненциально.

4.4. Микробная криминалистика

Представьте себе, что кто-то тайно воспользовался вашим компьютером или смартфоном и узнал личные конфиденциальные данные? А если это произошло в крупной корпорации или государственной организации и «утекла» корпоративная или государственная тайна? Как расследовать такие случаи? Первое, что приходит на ум – отпечатки пальцев. Но и злоумышленники обычно заранее к этому готовы. Оказывается, индивидуальная «микробная сигнатура» человека практически так же уникальна, как и отпечатки пальцев. Поэтому, чтобы узнать личность человека, можно сначала определить «след» от его микробов. Дело в том, что по составу собственного генома (ДНК) все люди идентичны на 99,9 %, и только менее 0,1 % ДНК различает нас между собой. А вот по составу микробиома мы все серьезно отличаемся. Более того, выделяют несколько принципиально разных «энтеротипов» микробиома, в зависимости от превалирующих в нем микробов. Недавно было установлено, что ассоциированные с кожей человека микробы могут быть идентифицированы с поверхностей, с которыми взаимодействовал человек, даже через 2 недели после контакта. Ну а по индивидуальному составу микробов с помощью молекулярно-генетических методов и формируется эта «микробная сигнатура».

В судебной медицине стали выделять отдельный термин «танатомикробиом». Танатос – олицетворение смерти в греческой мифологии, и термин подразумевает микробиом умершего или умирающего организма. Уже известно, что скорость изменений микробных сообществ отличается в разных органах тела человека после смерти. Поэтому криминалисты и судебно-медицинские эксперты недавно получили новый и весьма точный механизм на основе микробиома для установления времени и места наступления смерти. Ведь в разных географических регионах микробы различаются, к тому же, если тело человека после смерти было перенесено на другое место – так же останутся и «микробные» следы на первоначальном месте. Вот такая «микробная» криминалистика. Так что сегодня, с современными технологиями, Шерлок Холмс был бы уже больше молекулярным микробиологом, чем химиком, как это следовало из произведений Артура Конана Дойла.

Впервые в современной истории новые молекулярные методы микробиологии были использованы в криминалистике в 2001 году. Секвенирование микробов применили, чтобы выйти на след преступников, разославших письма, содержащие споры сибирской язвы, смертельно опасного микроба. Письма со спорами сибирской язвы пришли в офисы нескольких новостных агентств в США, а также двум сенаторам. В результате – 17