Search Icon
ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ
ΝΕΑ ΥΓΕΙΑΣ

Πρόβλεψη μικροβιωμάτων για υγεία και ευεξία

Πρόβλεψη μικροβιωμάτων για υγεία και ευεξία

Υπάρχει επείγουσα ανάγκη να προβλεφθεί η συμπεριφορά του πολύπλοκου μικροβιώματος του για καλύτερο έλεγχο της διαδικασίας και βελτίωση της μηχανικής της.

Οι μικροβιακές κοινότητες ή τα μικροβιώματα είναι απαραίτητες για τη διαφύλαξη της ανθρώπινης και περιβαλλοντικής υγείας μέσω της πιο ευρέως χρησιμοποιούμενης βιοτεχνολογικής διαδικασίας στον πλανήτη μας: της βιολογικής επεξεργασίας λυμάτων. Ωστόσο, η ίδια η διαδικασία υπόκειται σε συνεχείς αλλαγές, είναι δύσκολο να διατηρηθεί για μεγάλες χρονικές περιόδους και εκπέμπει σημαντικές ποσότητες αερίων του θερμοκηπίου. Υπάρχει επομένως επείγουσα ανάγκη να προβλεφθεί η συμπεριφορά του πολύπλοκου μικροβιώματος του για καλύτερο έλεγχο της διαδικασίας και βελτίωση της μηχανικής της.

Ερευνητές από την ομάδα Systems Ecology στο Κέντρο Συστημάτων Βιοϊατρικής του Λουξεμβούργου (LCSB) και το Τμήμα Επιστημών Ζωής και Ιατρικής του Πανεπιστημίου του Λουξεμβούργου και οι διεθνείς συνεργάτες τους έχουν τώρα αναπτύξει μια νέα προσέγγιση μοντελοποίησης που μπορεί να προβλέψει τη δυναμική και τις λειτουργίες τέτοιων μικροβιακών κοινότητες αρκετά χρόνια στο μέλλον. Το ερευνητικό άρθρο δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Ecology and Evolution μαζί με ένα αντίστοιχο Research Briefing.

Οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων αποτελούν βασική υποδομή, προστατεύοντας την ανθρώπινη και περιβαλλοντική υγεία μέσω της αποχέτευσης του νερού. Ωστόσο, είναι εξαιρετικά πολύπλοκα συστήματα που μπορεί να είναι δύσκολο να διαχειριστούν. Μια άμεση πρόκληση είναι πώς να προβλέψουμε με ακρίβεια τη δυναμική των μικροβιακών κοινοτήτων που καθοδηγούν τη διαδικασία θεραπείας, η οποία είναι απαραίτητη για τον καλύτερο έλεγχο και τη βιωσιμότητα της. Στην τελευταία τους μελέτη, μια ομάδα ερευνητών αντιμετώπισε αυτό το ζήτημα κατά μέτωπο αναπτύσσοντας ένα νέο πλαίσιο για να κάνει τέτοιες προβλέψεις με ακρίβεια έως και τρία χρόνια στο μέλλον.

Για την εργασία τους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μοναδικό σύνολο δειγμάτων, που συλλέγονταν εβδομαδιαία στη μονάδα επεξεργασίας λυμάτων στο Schifflange (Λουξεμβούργο) για ενάμιση χρόνο. Στη συνέχεια δημιούργησαν ένα ευρύ φάσμα μοριακών δεδομένων υψηλής ανάλυσης (“meta-omics”) σε κάθε δείγμα και το συνδύασαν με περιβαλλοντικές πληροφορίες που συγκεντρώθηκαν για την τοποθεσία.

Η μετα-ομική επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετήσουν ολόκληρα τα γονιδιώματα, τα μεταγραφικά και τα πρωτεώματα μιας μικροβιακής κοινότητας ταυτόχρονα, παρέχοντας πλήρη κατανόηση του τρόπου λειτουργίας της κοινότητας και αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον της. «Τα δεδομένα μετα-ομικής καλύπτουν, με περίπλοκες λεπτομέρειες, πληροφορίες σχετικά με την αφθονία, τη δραστηριότητα και το μεταβολισμό του ευρέος φάσματος μικροβίων που ζουν στη μονάδα επεξεργασίας, τόσο γνωστών όσο και άγνωστων», εξηγεί ο Δρ Francesco Delogu, πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης.

Χρησιμοποιώντας μαθηματική και στατιστική μοντελοποίηση, οι ερευνητές μπόρεσαν να μειώσουν τις τεράστιες ποσότητες δεδομένων σε μόνο 17 θεμελιώδη σήματα. Αυτά τα σήματα αντιπροσωπεύουν τους βασικούς οδηγούς της μικροβιακής κοινότητας και ως εκ τούτου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την πρόβλεψη της σύνθεσης και της δραστηριότητάς της στο μέλλον. Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να προβλέψει πότε και πού είναι πιθανό να εμφανιστούν πιθανά προβλήματα, όπως ο αφρισμός ή η εμφάνιση παθογόνων μικροοργανισμών και να επιτρέψει τη λήψη αντίμετρων.

“Για να ενοποιήσουμε τα διαφορετικά επίπεδα πληροφοριών, χρησιμοποιήσαμε μια αυστηρή προσέγγιση για την εξαγωγή σχετικών πληροφοριών με την πάροδο του χρόνου. Χρησιμοποιήσαμε μεθοδολογίες ανάλυσης αιχμής, συμπεριλαμβανομένου του εργαλείου πρόβλεψης ανοιχτού κώδικα Prophet από το Meta/Facebook, και επικυρώσαμε την ακρίβεια των προβλέψεών μας με επιπλέον δείγματα», διευκρινίζει περαιτέρω ο Δρ Delogu.

«Με βάση τη δουλειά μας, τα μικροβιώματα που οδηγούν τη βιολογική επεξεργασία των λυμάτων δεν είναι πλέον ένα μαύρο κουτί», εξηγεί η Δρ Émilie Muller, συν-συγγραφέας της μελέτης, πρώην μέλος της ομάδας Systems Ecology και ερευνήτρια στο εργαστήριο GMGM του Πανεπιστημίου του Στρασβούργου. και το γαλλικό CNRS. “Αυτή η στρατηγική μπορεί τώρα να εφαρμοστεί σε άλλα οικοσυστήματα, είτε πρόκειται για μικροβίωμα του ανθρώπινου εντέρου είτε για μικροβιακές κοινότητες σε παρθένα περιβάλλοντα που αντιμετωπίζουν διαταραχές. Αυτό είναι πολύ σημαντικό για την πρόβλεψη των μικροβιακών οικοσυστημάτων και τον τρόπο με τον οποίο επηρεάζονται από την παγκόσμια περιβαλλοντική αλλαγή.”

Η νέα προσέγγιση έχει μια σειρά από σημαντικές επιπτώσεις για το μέλλον της επεξεργασίας των λυμάτων και για τις βιοτεχνολογικές διεργασίες που βασίζονται στα μικροβιώματα γενικά. Η ικανότητα πρόβλεψης και συνεπώς αποφυγής προβλημάτων σε μονάδες βιολογικού καθαρισμού λυμάτων θα μπορούσε να οδηγήσει σε αύξηση της βιωσιμότητας και της αποτελεσματικότητάς τους, μειώνοντας το κόστος και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Αυτή η νέα προσέγγιση θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων και πιο αποτελεσματικών στρατηγικών επεξεργασίας, βελτιώνοντας τη συνολική ποιότητα του επεξεργασμένου νερού και συμβάλλοντας σε ένα πιο υγιεινό περιβάλλον.

Επιπλέον, αυτά τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να έχουν επιπτώσεις σε άλλους τομείς, όπως η παραγωγή βιοενέργειας και η περιβαλλοντική αποκατάσταση. Αναπτύσσοντας μια καλύτερη κατανόηση των μικροβιακών αποκρίσεων στις περιβαλλοντικές συνθήκες, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να αναπτύξουν νέους τρόπους για να αξιοποιήσουν τη δύναμη των μικροβίων. Τέλος, η ίδια προσέγγιση θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη της υγείας και της δυναμικής του ανθρώπινου μικροβιώματος σε σχέση με διατροφικές αλλαγές, φάρμακα και περιβαλλοντικές εκθέσεις.

 

Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον Κόσμο
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο κανάλι μας στο YouTube

Διαβάστε Eπίσης:

Θα μπορούσαν οι μύκητες του εντέρου να συνδέονται με σοβαρή COVID;

Μερικά βήματα για να μειώσετε τη φλεγμονή του εντέρου σας

Πώς η μηχανική των βακτηρίων του εντέρου θεραπεύει την υπέρταση;

Πώς επηρεάζουν τα ποτά διαίτης το μικροβίωμα του εντέρου και το σάκχαρο;

svg%3E svg%3E
svg%3E
svg%3E
Περισσότερα

Ποια η σύνδεση μεταξύ εγκεφάλου και συκωτιού;

Συκώτι εγκέφαλος: Η υγεία του ήπατος είναι κρίσιμη για τη γενική ευημερία του οργανισμού και επηρεάζει άμεσα και την υγεία του εγκεφάλου. Το ήπαρ, ως το μεγαλύτερο εσωτερικό όργανο, παίζει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία αποτοξίνωσης

Γιατί έχουμε αίμα κατά την περίοδό μας;

Αίμα περίοδος: Το αίμα της περιόδου δεν είναι μόνο καθαρό αίμα, είναι ένα μείγμα αίματος, βλέννας του τραχήλου της μήτρας και ενδομήτριων κυττάρων.

Πώς να μάθεις να χτίζεις ψυχική ανθεκτικότητα;

Η συναισθηματική ανθεκτικότητα είναι η ικανότητα να αντιμετωπίζουμε και να προσαρμοζόμαστε σε δύσκολες καταστάσεις, διατηρώντας την ψυχική μας ισορροπία. Σε έναν κόσμο γεμάτο στρες και αβεβαιότητα,

Τι μπορεί να σημαίνει ο χρόνιος στομαχόπονος;

Χρόνιος στομαχόπονος: Ο συνεχής πόνος στην κοιλιά μπορεί να υποδηλώνει διάφορες καταστάσεις, και είναι σημαντικό να μην τον αγνοείτε. Ένας από τους πιο συνηθισμένους λόγους για κοιλιακό άλγος είναι η γαστρεντερίτιδα,

Ποιο είναι το καλύτερο το γάλα αγελάδας ή το φυτικό γάλα;

Είδη γάλακτος: Το αγελαδινό γάλα παρέχει πληθώρα θρεπτικών συστατικών που είναι δύσκολο να βρεθούν σε άλλες πηγές, ενώ το φυτικό γάλα είναι μια καλή εναλλακτική για όσους θέλουν πιο βιώσιμες επιλογές ή δεν μπορούν να καταναλώσουν γαλακτοκομικά προϊόντα.

Το απόλυτο επιδόρπιο του φθινοπώρου

Κολοκυθόπιτα: Η πίτα κολοκύθας είναι ένα κλασικό επιδόρπιο που συνδυάζει τις ζεστές γεύσεις του φθινοπώρου με την πλούσια υφή της κολοκύθας. Ιδανική για τις γιορτές, αυτή η συνταγή είναι εύκολη και γρήγορη,

Close Icon