شخصی سازی مداخلات بالینی به کمک میکروبیوم روده

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، میکروبیوم منحصر به فرد شما ممکن است برای بهبود و شخصی سازی تجربه پزشکی آینده شما مورد استفاده قرار گیرد.

میکروبیوم روده، که به عنوان میکروبیوتای روده یا فلور روده نیز شناخته می شود، یک اصطلاح جمعی برای همه میکروارگانیسم های ساکن در دستگاه گوارش حیوانات عالی است.

متاژنوم میکروبی روده در تضاد کامل با ژنوم میزبان انسان، تنوع و انعطاف پذیری قابل توجهی از خود نشان می دهد و دائماً در پاسخ به فیزیولوژی و محیط میزبان در حال تکامل است.

شواهد رو به رشدی بر اهمیت میکروبیوتای روده در اعطای مزایای تغذیه ای، مقاوم در برابر بیماری و روانشناختی به میزبانشان تاکید می کند. در نتیجه، اختلالات قابل توجهی در اکوسیستم میکروبی روده که دیسبیوز نامیده می شود، با پیامدهای متابولیکی، گوارشی، عصبی و التهابی مرتبط است.

مشخص کردن میکرو فلور روده یک فرد ممکن است به درک بهتری از سلامت فعلی آنها کمک کند و از توسعه مداخلات بالینی بهینه حمایت کند. تحقیقات کنونی در مورد شخصی سازی درمان اغلب بر شرایط مزمن، به ویژه سرطان متمرکز است.

این مطالعات معمولاً شامل فنوتیپ بیوشیمیایی و ژنتیکی برای اطلاع رسانی مداخلات برای بیماران است. با این حال، این روش ها با محدودیت های خاصی همراه هستند. برای مثال، فنوتیپ بیوشیمیایی از روش های استاندارد شده استفاده می کند، که می تواند به نتایج دوتایی با فضای کمی برای درک دقیق سلامت پویای یک فرد منجر شود. به طور مشابه، فنوتیپ ژنتیکی نمی تواند تغییرات زمانی در سلامت یا پیامدهای فنوتیپی تعاملات ژن-محیط را در نظر بگیرد.

توالی متاژنومیک، که فرآیند تجزیه و تحلیل ترکیب ژنتیکی و تنوع میکروبیوم روده است، به عنوان یک نشانگر زیستی سلامت کلی بیماران و شیوع بیماری خاص با موفقیت مورد بررسی قرار گرفته است. این مطالعات منجر به شناسایی تری متیل آمین N-اکسید (TMAO)، یک متابولیت تعدیل شده با میکروبیوم، و نقش آن در پیش بینی خطر بیماری های قلبی عروقی (CVD) و همچنین اسیدهای آمینه شاخه دار برای پیش بینی دیابت نوع 2 (T2D) شده است.

مطالعات بیشتر توالی متاژنومی را با الگوریتم های هوش مصنوعی یادگیری ماشینی (ML) برای تمایز بین عدم تحمل گلوکز، T2D و متابولیسم معمولی گلوکز با دقت تشخیصی بیش از ابزارهای تشخیصی مورد استفاده در حال حاضر جفت کرده اند. این یافته ها نشان می دهد که چگونه آنالیزهای میکروبیوم نه تنها می توانند جایگزین ابزارهای تشخیصی فعلی شوند، بلکه در کنار هوش مصنوعی، بار پزشکان انسانی را که بیش از حد کار می کنند، به طور چشمگیری کاهش می دهد.

ورزش بدنی با شدت بالا، در حالی که برای کاهش وزن مفید است، باعث افزایش سطح گلوکز خون می شود که برای افراد مبتلا به دیابت نوع 1 (T1D) مضر است. به طور مشابه، جوامع میکروبی روده ویژه فردی می توانند مواد مغذی غذایی را با تفاوت های قابل توجهی در نتایج سلامت میزبان خود پردازش و جذب کنند.

فنوتیپ کردن میکروبیوتای روده بیمار می تواند به شخصی سازی مداخلات رفتاری و بالینی در برابر شرایط سلامت رایج و خاص کمک کند. علاوه بر این، فنوتیپ مکرر می تواند به عنوان نشانگر پاسخگویی به درمان و اثربخشی مداخله استفاده شود. نشان داده شده است که مدل های هوش مصنوعی مبتنی بر این مفاهیم از استانداردهای طلایی فعلی در پیش بینی و نظارت بر پاسخ های بیماران به مداخلات بالینی بهتر عمل می کنند.

هدف تحقیقات در حال رشدی برای آزمایش اثربخشی مکمل های میکروبی روده و درمان های میکروبیوم هدفمند برای محافظت در برابر بیماری های واگیر یا مبارزه مستقیم با آن ها است. این مطالعات استفاده مستقیم از میکروارگانیسم ها را به عنوان دارو، با هدف حذف سویه های میکروبیوم خاص، (درمان پس از بیوتیک)، که شامل استفاده از متابولیت های میکروبی به عنوان دارو است، ارزیابی کرده اند.

میکروب های (مفید) مانند پیش و پروبیوتیک ها یا به طور مستقیم تجویز می شوند یا رشد آن ها به صورت درمانی ارتقا می یابد، با هدف رقیب یا خنثی کردن پاتوژن ها. دسته دوم شامل معکوس شدن دیس بیوزیس، یک وضعیت رایج پس از مداخلات آنتی بیوتیکی است، زیرا این وضعیت می تواند اثرات طولانی مدت و بالقوه شدیدی بر سلامت و ایمنی بیماران داشته باشد، و مکمل های پروبیوتیک را به یک نسخه استاندارد در طول دوره های آنتی بیوتیک یا پس از آن تبدیل می کند.

کلاس آخر شامل استفاده از متابولیت های میکروبی مشتق شده طبیعی یا مهندسی ژنتیک شده به عنوان آنتی بیوتیک است. پنی سیلین، اولین آنتی بیوتیک شناخته شده، در این دسته قرار می گیرد.

در حالی که مزایای تجزیه و تحلیل میکروبیوم در تشخیص و درمان بیماری بسیار زیاد است، این زمینه در مراحل ابتدایی خود باقی مانده است. مطالعات اندکی ایمنی این مداخلات را در انسان تایید کرده اند.

از قضا، یکی از مهمترین نقاط قوت مداخلات میکروبی روده - جنبه های (درمان-شخصی) یکی از بزرگترین چالش های آن است. تغییرات بین فردی منجر به عدم سازگاری در داده های مطالعه منفرد و حتی تکرارپذیری پایین تر بین مطالعات می شود، در نتیجه از تجویز استفاده از آنها توسط نهادهای حاکم پزشکی جلوگیری می شود.

یکی دیگر از معایب تحقیقات فعلی این است که جدید بودن هزینه را افزایش می دهد. اکثر مطالعات روی میکروبیوتای روده از تکنیک های توالی یابی نسل بعدی استفاده می کنند که نیاز به تخصص دارد و هزینه هایی دور از دسترس محققان و مؤسسات در کشورهای توسعه نیافته یا در حال توسعه متحمل می شود.

تحقیقات اخیر نشان می دهد که قرار گرفتن در معرض میکروبی، به ویژه در دوران اولیه کودکی، می تواند به طور قابل توجهی جوامع میکروبیوم بزرگسالان و ایمنی ذاتی را تغییر دهد. این یافته ها نیاز به تحقیقات بیشتر را قبل از اینکه کاربرد جهانی شخصی سازی بالینی بتواند از قلمرو علم به جریان اصلی پزشکی منتقل شود، برجسته می کند.