Analiza metagenomiczna bakteriobiomu i mykobiomu przewodu pokarmowego dzieci i młodzieży z celiakią i ich zdrowego rodzeństwa oraz dzieci zdrowych posiadających antygen HLA DQ2 i (lub) DQ8
Kierownik projektu: dr hab. Tomasz Gosiewski, prof. UJ
Okres realizacji: 2018 – 2023
Rodzaj projektu: Sonata Bis 7
Zespół drobnoustrojów, które zasiedlają organizm człowieka, określa się mianem mikrobiota. Głównym składnikiem tego zbioru są bakterie. Szacuje się, że ludzki mikrobiota liczy około 10 razy więcej bakterii niż jest komórek człowieka. Najliczniejszą grupę stanowi mikroflora przewodu pokarmowego, zwłaszcza końcowego odcinka – jelita grubego. Uważa się ją za swoisty ekosystem, który ma znaczący wpływ na funkcjonowanie ludzkiego organizmu. Natomiast pojęcie mikrobiomu odnosi się do wszystkich genomów mikroorganizmów Żyjących w i na ciele człowieka. Często jednak terminu mikrobiom używa się w znaczeniu mikrobiota. Znaczenie i rola mikrobiota jelit jest coraz lepiej poznawana i pomaga wyjaśnić przebieg i przyczyny wielu chorób, jak: nieswoistego zapalenia jelit, cukrzycy czy otyłości. Pojawiły się również hipotezy, Że u chorych na celiakię (ang. celiac disease – CD) skład mikroflory jest zaburzony w porównaniu do osób zdrowych. Celiakia (inne określenia choroby, to: glutenozależna choroba trzewna, enteropatia glutenowrażliwa, czy sprue nietropikalna) jest najczęściej występującym typem nietolerancji pokarmowej, a zarazem charakteryzującym się najcięższym przebiegiem. Choroba ma podłoże immunologiczne, co oznacza, Że jest wynikiem silnej odpowiedzi układu odpornościowego przewodu pokarmowego na wprowadzone do organizmu białko roślinne - gluten. Jest on zawarty głównie w produktach zbożowych (pszenica, Żyto i jęczmień) i gdy znajdzie się w diecie osoby, która ma pewną predyspozycję genetyczną, powoduje nadmierną reakcję immunologiczną, co w dłuższej perspektywie prowadzi do zaniku kosmków jelitowych i wreszcie do zmniejszenia się powierzchni wchłaniania jelit. CD może ujawnić się w każdym wieku, jednak najczęściej jest diagnozowana w wieku dziecięcym.
Obecnie jedyną skuteczną metodą leczenia tej choroby jest ścisłe przestrzeganie diety pozbawionej glutenu. Spożywanie glutenu generuje odpowiedź immunologiczną, która musi wpływać na stan flory przewodu pokarmowego. Z drugiej strony, skład mikroflory przewodu pokarmowego stymuluje jelitowy układ immunologiczny GALT, co w warunkach fizjologicznych powinno prowadzić do równowagi między organizmem gospodarza, a mikrobiota. Do tej pory, w analizie mikrobiota jelit u chorych na celiakię, przeprowadzono jedynie nieliczne badania skupiające się na wybranych grupach bakterii. Wykazano m.in. że w przebiegu CD oraz stosowania diety bezglutenowej obniżają się liczebności bakterii należących do gatunków Lactobacillus i Bifidobacterium, uważanych za rezerwuar szczepów o potencjale probiotycznym. Brakuje jednak badań bardziej kompleksowych, obejmujących cały mikrobiom jelit człowieka, który składa się z ponad 1000 gatunków bakterii. Tę lukę może zapełnić przedstawiany projekt badawczy. Dzięki analizie próbek pochodzących zarówno z górnego odcinka przewodu pokarmowego (fragmenty błony śluzowej dwunastnicy pobrane w trakcie badania gastroskopowego), jak i dolnego (próbki kału) oraz zastosowania nowoczesnych metod diagnostyki molekularnej, planuje się przeprowadzenie szczegółowych badań mikroflory jelitowej w zakresie składu jakościowego i ilościowego bakterii i wybranych grzybów u dzieci ze świeżo rozpoznaną celiakią w porównaniu do dzieci zdrowych. W planie jest również ocena mikrobiomu jelit w zależności od stopnia przestrzegania diety bezglutenowej przez dzieci chore na celiakię. Tak kompleksowa analiza będzie możliwa dzięki wykorzystaniu najnowocześniejszych metod diagnostyki molekularnej. Do określenia rodzaju i liczby bakterii posłuży metagenomiczne sekwencjonowanie nowej generacji (NSG), czyli analiza DNA izolowanego bezpośrednio z mikroorganizmów występujących w danym środowisku (bez konieczności wcześniejszej hodowli na sztucznych podłożach), z wykorzystaniem markera molekularnego jakim jest sekwencja rDNA (koduje gen rRNA- składnik podjednostki mniejszej rybosomu prokariotów i eukariotów).
Ostatecznie uzyskane sekwencje nukleotydowe poddane będą analizie bioinformatycznej pozwalającej zaklasyfikować każdą bakterię i grzyb do danej grupy taksonomicznej. Uzyskanie danych naukowych świadczących o możliwych związkach między celiakią a mikrobiomem być może pozwoli na zastosowanie środków prewencyjnych (w postaci odpowiednich antybiotyków lub probiotyków) w celu modyfikacji flory przewodu pokarmowego. Takie działanie mogłoby zapobiec rozwojowi choroby u osób podatnych genetycznie lub złagodzić objawy u osób już chorych.