Научное сообщество все чаще рассматривает совокупность бактерий, населяющих наш организм, не просто как микрофлору, а как полноценный, сложно устроенный орган. Современные генетические исследования открывают революционные возможности: воздействуя на микробиом, можно корректировать течение множества заболеваний, включая расстройства аутистического спектра и депрессию.
Валерий Даниленко, заведующий отделом генетических основ биотехнологии Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН
Всего два десятилетия назад гипотеза о значительном влиянии микробиома на здоровье человека казалась маргинальной и вызывала жаркие споры. Сегодня это одно из самых динамичных направлений медицинской науки: если в начале 2000-х публикаций на эту тему были единицы, то в 2022 году их вышло около пяти тысяч. Ученые уверены, что вскоре фундаментальные открытия перейдут в практическую плоскость, дав начало новым классам лекарств для лечения болезней мозга, метаболических нарушений и даже для продления активного долголетия.
От скепсиса к мейнстриму
Новый подход основан на глубоком анализе микробного сообщества. Исследователи расшифровывают гены и белки всех бактерий, изучают продукты их метаболизма и выявляют конкретные штаммы, которые могут провоцировать или, наоборот, подавлять развитие различных патологий. Это знание открывает дверь к опосредованному управлению здоровьем пациента через коррекцию состава его внутренней экосистемы. Потенциал рынка огромен: аналитики прогнозируют ежегодный рост в этой нише на уровне 22,95%, а к 2029 году его объем может превысить 3 миллиарда долларов. Генетики убеждены, что метагеном — совокупность генов нашего микробиома — станет неотъемлемой частью персональных медицинских данных, без которой невозможна truly персонализированная медицина.
Сейчас наука находится на важном этапе — поиска и подтверждения надежных взаимосвязей между составом микробиоты и конкретными болезнями. Ведущую роль в этих исследованиях играет группа российских ученых под руководством Валерия Даниленко, чьи работы по связи микробиома и аутизма недавно были опубликованы в авторитетном журнале Nature.
Микробиом — это «второй мозг»
В интервью Валерий Даниленко пояснил, что сегодня микробиом понимается как полифункциональный орган, который интегрирует работу различных систем организма и служит ключевым посредником в его коммуникации с внешней средой. Изначально ученых интересовала ось «кишечник–мозг»: как бактерии общаются с нашей нервной системой.
Поворотным моментом стала работа британского нейробиолога Майкла Гершона, который в 1998 году впервые назвал кишечную микробную экосистему «вторым мозгом». Эта идея была развита профессором Марком Лайтом, показавшим, что кишечные бактерии способны синтезировать те же нейротрансмиттеры (серотонин, дофамин, ГАМК), что и нейроны головного мозга. Научное сообщество встретило эти идеи в штыки, задаваясь вопросами о том, как эти вещества преодолевают гематоэнцефалический барьер.
Ситуация изменилась с появлением новых технологий, прежде всего метагеномного секвенирования. Было обнаружено, что бактерии «упаковывают» синтезируемые вещества в специальные мембранные пузырьки (везикулы), которые легко проникают в кровоток и мозг, запуская эпигенетические изменения. Сегодня микробиом признан новым эндокринным органом, изучение которого может привести к прорыву в лечении аутизма, ожирения, депрессии и даже онкологии. Появились гипотезы о влиянии микробиома на вкусовые предпочтения, когнитивные способности и сексуальное поведение.
Формирование и «золотой стандарт»
Формирование микробиома начинается с рождения и наиболее интенсивно происходит в первые три года жизни, что совпадает с критическим периодом развития мозга. На этот процесс влияют способ родов (естественные или кесарево сечение), тип вскармливания, питание, образ жизни, прием лекарств и стресс.
Ученые активно работают над определением «золотого стандарта» здорового микробиома. Группа Даниленко совместно с бельгийскими коллегами ввела понятие «сигнатуры» — уникальной комбинации определенных бактерий и их генов. В результате анализа метагеномов здоровых людей была выявлена ключевая сигнатура, представленная восемью видами бактерий, которые несут гены, ответственные за синтез нейромодулирующих веществ. Эта сигнатура, как и показатели любого другого органа, требует периодического мониторинга на протяжении жизни и может лечь в основу новых диагностических систем.
Что первично: болезнь или дисбиоз?
Вопрос о первичности — изменяется ли микробиом вследствие болезни или болезнь начинается с дисбиоза — решается индивидуально для каждого заболевания. Показательный пример — исследования людей, приезжающих работать в Арктику. Абсолютно здоровые по медосмотру, они сталкиваются с экстремальными условиями: изменением светового дня, температур, циркадных ритмов. Первым на этот стресс реагирует именно микробиом: развивается дисбиоз, а через несколько месяцев проявляются депрессия и сердечно-сосудистые проблемы, вынуждающие людей покинуть регион.
При COVID-19 наблюдается обратная картина: нарушение работы органов первично, а уже затем следует изменение микробиома, которое усугубляет течение болезни. Есть предположение, что изначальная устойчивость к вирусу также может быть связана с составом микробиоты и его способностью синтезировать противовирусные вещества.
Прорыв в неврологии: аутизм и депрессия
Одно из ключевых направлений работы лаборатории Даниленко — изучение роли микробиома в развитии неврологических расстройств, таких как аутизм и депрессия. Установлена корреляция между составом микробиоты и этими состояниями. Ученые видят большой потенциал в терапии, направленной на коррекцию микробиома, что может стать основой для персонифицированной, а как минимум — регионально адаптированной медицины.
В настоящее время завершаются доклинические испытания нового класса препаратов — психобиотиков. Это комплекс из трех специально подобранных штаммов бактерий (Bifidobacterium longum GT-15, Bifidobacterium adolescentis 150, Lactobacillus brevis 47f), которые показали высокую антидепрессивную активность в экспериментах. В следующем году планируется начать их клинические исследования в ведущих психиатрических центрах России. Первоначально они будут зарегистрированы как БАДы для использования в комбинации с традиционными антидепрессантами с целью повышения эффективности лечения.
От пробиотиков к фармабиотикам
Существующие на рынке пробиотики, по мнению Даниленко, в большинстве своем являются биодобавками для условно здоровых людей. Их производители не обязаны и часто не имеют возможности проводить глубокие исследования механизмов действия и влияния на конкретные патологии.
Будущее — за фармабиотиками. Это лекарственные препараты, для которых четко установлен механизм действия, определены активные ингредиенты (включая постбиотики — полезные метаболиты бактерий) и проведены полные циклы доклинических и клинических испытаний. Именно такие средства смогут целенаправленно корректировать микробиом при конкретных заболеваниях. В ближайшие годы ожидается настоящий прорыв в этой области: появятся не только лекарства, но и лечебные продукты питания, обогащенные нейротрансмиттерами и иммуномодулирующими веществами.
Россия имеет хорошие законодательные и научные предпосылки для развития этого направления. Принятый в 2020 году закон «О биобезопасности» уже содержит определение микробиома и указывает на необходимость его защиты. Для реального прорыва, как считает Даниленко, необходима национальная программа, которая объединит усилия науки, медицины и промышленности и позволит за три-пять лет создать новую высокотехнологичную отрасль.
Обратите внимание: Устройство, которое будет располагаться в черепе, не получило одобрения регулирующих органов для использования на людях.
Больше интересных статей здесь: Технологии.
Источник статьи: Бактерии, живущие внутри нас, теперь изучаются как полноценный человеческий орган.