만성 위장관 장애 환자의 인간 결장 미생물총에 대한 고급 메타게놈 분석

장내 "마이크로플로라(microflora)" 또는 "마이크로비오타(microbiota)"라는 용어는 위장관에 서식하는 미생물 생태계를 의미합니다. 최근에 개발된 분자 생물학 도구는 인간의 내장 내 박테리아 군집의 상당 부분이 여전히 설명되어야 한다고 제안합니다. 장내 세균은 면역 체계의 발달과 항상성에 필수적인 역할을 합니다. 이러한 중요한 미생물의 대부분은 배양할 수 없기 때문에 박테리아-숙주 혼선에 대한 이해가 크게 제한됩니다. 미배양 유기체의 생리학 및 유전학에 접근하기 위해 고안된 방법 중에서 미생물 집단의 게놈 분석인 metagenomics가 강력한 기술로 부상했습니다. Metagenomics는 미생물의 복잡한 혼합물에서 게놈 내용을 연구하는 것입니다. 환경에서 게놈 DNA를 직접 분리하면 연구 중인 유기체를 배양하는 것을 피할 수 있습니다. 이 접근법의 두 가지 주요 목표는 어떤 미생물 집단이 존재하는지에 대한 합의를 개발한 다음 특정 환경 내에서 각 미생물이 어떤 역할을 하는지 식별하는 것입니다. Metagenomics 샘플은 인간 장내의 여러 미세 환경, 토양 샘플, 깊은 광산과 같은 극한 환경 및 해양 내의 다양한 층을 포함하여 거의 모든 곳에서 발견됩니다. 따라서 미생물의 다양성은 수억에서 수십조 종 이상에 이르는 것으로 생각된다. 가장 신비한 미세 환경 중 하나는 혐기성 박테리아가 지배하는 최대 2000종을 포함하여 수천만 종 이상의 미생물(최소 1014종)이 서식하는 인간 위장관입니다.

많은 위장병 또는 심지어 다른 질병(비만에서와 같은 대사 또는 알레르기에서와 같은 자가 면역)은 주로 인간 장내 미생물군과 관련이 있으며 미생물군 균형의 특정 변화에 따라 장 운동성에 특정 영향이 발생합니다(과민성 대장 증후군에서와 같이: IBS ), GI 면역 체계의 항상성(염증성 장 질환에서와 같이: IBD), 또는 점막 세포 증식(선종 - 대장암에서와 같이: CRC). 이러한 만성 질환은 전 세계 모든 국가에 영향을 미치며 상당한 공중 보건 부담을 나타냅니다. 어린이, 청소년 및 성인에게서 볼 수 있습니다. 현재 IBS, IBD 또는 CRC가 일단 발생하면 이에 대한 의학적 치료법은 없습니다.

미생물, 유전, 면역 및 환경 요인 간의 복잡한 상호 작용은 IBS, IBD 및 CRC의 병인에 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다. 최근에 감염 후 - IBS는 IBS의 전체 병인이 미생물 불균형의 특정 유발 요인에 기인할 수 있는 정도로 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 유력한 이론은 IBD가 정상 미생물총의 특정 변형에 대한 규제 완화된 면역 반응을 가진 변경된 점막 장벽과 관련되어 균형을 변경한다는 것입니다. 따라서 IBD의 병인은 변형된 구성 요소 또는 장내 미생물군의 구성 요소에 대한 비정상적인 면역학적 반응으로 개념화될 수 있습니다. 마찬가지로 정상 점막 표면에서 선종으로 그리고 마지막으로 CRC로의 CRC 개발 과정; 아마도 장내 미생물군과 관련이 있을 것입니다.

이러한 질병의 유병률은 지난 30년 동안 사우디아라비아에서 눈에 띄게 증가한 것으로 기록되었습니다. 이것은 상당히 최근에 도시화에 들어간 이 지역 사회에서 환경 또는 식이 요인에 대한 반응으로 GIT microbiota 또는 그들의 metagenomics 및 변형의 역할을 연구하고 초점 질병에 대한 인과 관계를 분석하는 고유한 모델을 나타냅니다.

여기에서 우리는 최신 metagenomics 기술을 사용하여 정상 피험자와 IBS, IBD 및 CRC 환자의 장내 항상성에 대한 기여도와 위장관 미생물에 대한 포괄적인 분석을 수행할 것을 제안합니다. 이것은 고유한 모델을 대표한다고 생각되는 사우디 인구 샘플에서 수행됩니다.

이 프로젝트의 구체적인 목표는 다음과 같습니다.

• IBS, IBD 및 CRC가 있는 사우디 환자의 점막의 미생물 구성(미생물 및 바이러스)을 특성화합니다.
• IBS, IBD 및 CRC가 있는 Saudi 환자의 모바일 GI metagenomics를 특성화합니다.
• IBS, IBD 및 CRC 환자의 메타게노믹스를 서로 비교하고 동일한 모집단의 정상 피험자와 비교합니다.

기대효과 및 연구의의:

전체적으로 목표 1과 2의 결과는 사우디 인구에서 IBS, IBD 및 CRC를 가진 성인 환자의 점막 관련 미생물총에 대한 포괄적이고 심층적인 분석을 처음으로 제공할 것입니다. 제안된 연구는 사우디 규범, IBS, IBD 및 CRC에 대한 미생물군 "지문"을 정의할 것입니다. 이러한 질병 발생 및/또는 건강 유지에 대한 바이롬 및 모바일 메타게놈의 기여도는 처음으로 평가될 것이며 따라서 새로운 패러다임을 밝힐 가능성이 있습니다. 또한 바이러스와 이동 메타게놈에 대한 연구는 미생물 군집의 변화와 진화에 기여할 수 있는 선택적 힘을 이해하는 데 도움이 될 것이며 따라서 질병 치료에 중요한 의미를 가질 수 있습니다. 분명히 여기에서 제안된 작업은 미생물 군집을 조작하는 것을 목표로 하는 치료 전략의 설계로 이어질 수 있는 미래의 가설 중심 연구를 향한 길을 열어줄 것입니다.