לפניכם מאמר דעה מאת פרופ' רות ליי (Ruth Ley), מנהלת מכון מקס פלנק לביולוגיה בטובינגן, גרמניה, שם היא עומדת בראש המחלקה למדעי המיקרוביום. פרופ' ליי היא חברה בפרויקט המיקרוביום האנושי.
השבוע מלאו עשור לסקר הגדול הראשון של המגוון המיקרוביאלי בגוף האדם, שפורסם בכתב העת המדעי Nature בשנת 2012 על ידי קונסורציום פרויקט המיקרוביום האנושי Human Microbiome Project (HMP).
לפני כן, מיקרוביולוגים ידעו שהגוף מארח מסה גדולה של מיקרואורגניזמים – תערובת סוערת של חיידקים, ארכיאה, פטריות ווירוסים, הפזורים על פני העור, בפה ובמעיים – שכונו יחדיו המיקרוביום. אבל עד שפורסמו נתוני המחקר פורץ הדרך, היה חסר המלאי שלהם.
למעשה, המלאי הזה – אינדקס של 10 טריליון תאים השייכים לאלפי מינים, במשקל כולל של 200 גרם בכל אדם – עדיין אינו שלם. פרופ' ליי סבורה כי הגיע הזמן להתבסס על העבודה המוקדמת הזו, ולחדש את הפרויקט כדי לייצג את האנושות על כל מורכבותה.
לקח הרבה זמן להתחיל את הפרויקט, וקצב השינוי בעשר השנים האחרונות היה מדהים. רק ברגע שטכנולוגיות ריצוף גנים בעלות תפוקה גבוהה – שפותחו לראשונה כדי לחקור את הגנום האנושי – הפכו לזולות וקלות מספיק לשימוש, יכול היה פרויקט המיקרוביום האנושי להתחיל.
לאחר ההשקה ב-2007, הקונסורציום ריצף את ה-DNA של מיקרואורגניזמים שנמצאו ב-242 אנשים ועליהם מ-2 ערים בארה"ב: בוסטון, מסצ'וסטס ויוסטון, טקסס, שנבחרו בשל קרבתן לשני מרכזי הריצוף הבולטים באותה תקופה, מכון Broad של MIT והרווארד ליד בוסטון, ומכללת ביילור לרפואה ביוסטון.
הפעילות מומנה על ידי הקרן הלאומית לבריאות של ה-NIH, והפרויקט משך ביואינפורמטיקאים אקדמיים של המיקרוביום לעבד את הנתונים לאחר שהופקו.
התוצאה הייתה הקטלוג המקיף הראשון של מיקרוביום אנושי בריא בארה"ב, כולל רשימה מלאה של הגנים בחיידקי המעיים. ה-HMP הראה שהאורגניזמים התאיים של המעי מורכבים מאלפי מינים, עם טביעת רגל גנטית שגדולה פי 150 מהגנום האנושי.
בסופו של דבר, השפע הזה הוביל את הביולוגים לראות במיקרוביום 'גנום שני' שנרכש מהסביבה, החבוי במארח האנושי.
10 שנים אחרי, אנחנו יודעים הרבה יותר. המיקרוביום חיוני לתפקוד תקין של גופנו, המפתח לעיכול מזון והרחקת פתוגנים. ניסויים בעכברים הראו שהרכבי מיקרוביום משפיעים על רמות של מעורבות חברתית וחרדה.
מחלות נפוצות כמו מחלות לב וכלי דם והשמנת יתר קשורות למיני מיקרוביום מובהקים.
גם השאלה כיצד תינוקות רוכשים את המיקרוביום שלהם – ומה משפיע על התפתחות המיקרוביום – הולכת ומתבהרת.
עם זאת, נותרו גם הרבה שאלות אקדמיות ללא מענה:
- מאין הגיע המיקרוביום לראשונה באבולוציה האנושית?
- במה שונים המיקרוביום של האנושות מאלה של פרימטים אחרים, יונקים או בעלי חיים באופן כללי יותר?
- כיצד עוברים מיקרוביומים מאדם לאדם?
- מה המשמעות של שינוי תזונה ואורח חיים היגייני לבריאותו ארוכת הטווח של המיקרוביום?
האנליזה הראשונה לפני 10 שנים, שגייסה אנשים משתי ערים בארה"ב בלבד, לא הצליחה ללכוד את המגוון האמיתי של המיקרוביום האנושי. כעת אנו יודעים שלאנשים החיים באירופה ובצפון אמריקה יש מיקרוביומים מגוונים פחות מאשר לאנשים החיים באזורים פחות מתועשים – אך מעט מדי ידוע על הבדלים בין קבוצות של בני אדם.
ועוד פחות ידוע על שלל בעלי החיים האחרים המכילים בעצמם המוני מיקרוביומים. אנו יודעים שהמיקרוביום של בעלי חיים בשבי שונים מאלה של בעלי חיים החיים בטבע, באותה מידה שבה נבדלים המיקרוביומים האנושיים המתועשים מאלה שאינם מתועשים. אבל רוב מה שאנחנו יודעים על חיידקים של בעלי חיים מגיעים ממחקרים על בעלי חיים בשבי. ככל שאנו מאבדים את מגוון בעלי החיים עקב שינוי עולמי מהיר, אנו מאבדים גם את מגוון המיקרוביום.
למידה נוספת תדרוש קונסורציום חדש שידגום אלפי אנשים ובעלי חיים. אנחנו צריכים ביולוגים של חיות בר ומדעני מיקרוביום שעובדים זה לצד זה, עם צוותים ברחבי העולם. לפני 10 שנים, האנליזה הייתה כל כך חדשה וקשה שהקדשנו מעט מדי מחשבה על רכישת דגימות. כעת, רכישת דגימות ממקורות גלובליים צריכה להוביל את התהליך.
חלק עשוי לשאול מדוע אנו זקוקים לקונסורציום חדש גדול ויקר כאשר הנתונים כבר זולגים פנימה ממחקרים שנערכים על ידי מעבדות עצמאיות. אבל התיעוש נע מהר ולכוחות כלכליים מודרניים יש את הכוח להכחיד את המגוון המיקרוביאלי מהר יותר ממה שניתן לצפות.
קונסורציום חדש יאפשר למדענים למלא סוף סוף את מפת המיקרוביום. בדומה למפקד אנושי: לא מחכים לערים בודדות שידווחו על מספר האוכלוסייה שלהן; עושים מאמץ אחד כדי להשלים זאת באופן עקבי ומהיר לפני שהוא משתנה. ניתוח מגוון ועצום של המיקרוביום של האנושות ושל מיקרוביום החולייתנים הרחב יותר, יציב סוף סוף את נתוני המין שלנו בהקשר של עץ החיים. רק אז נוכל באמת להרחיב את התווית 'אנושי' למיקרוביום.
מקור:
The human microbiome: there is much left to do. Ruth Ley, Nature 606, 435 (2022)
