Dijital Mikroplar Daha Sağlıklı Beslenmemizi Sağlayacak
Bakteriler yaşamın olmazsa olmazı. Bilimdeki ilerlemelere rağmen onlar hakkındaki bilgilerimiz çok az. Ancak durum değişecek gibi…
Yediklerimizi sindirmemize yardımcı olmak için bağırsaklarımızda yüzlerce farklı bakteri türü yaşamaktadır. Bu bakterilerin metabolik süreçleri sadece hayatımız için son derece önemli olmakla kalmaz, aynı zamanda son derece karmaşıktır da.
Lüksemburg Üniversitesi’ne bağlı Lüksemburg Biyotıp Sistemleri Merkezi’nden (Centre for Systems Biomedicine-LCSB) bir araştırma ekibi, insanların bağırsak sistemindeki bakteri topluluğunun (diğer adıyla mikrobiyom) karmaşıklığını bilgisayar modellemesiyle çalışmak konusunda önemli bir adım attı. Araştırmacılar, şimdiye kadarki çalışmaları aşacak şekilde, 773 bakteri suşunun metabolizması üzerinde bilinen bütün veriyi topladı. Bu veriden yola çıkarak her bakteri suşu için bir bilgisayar modeli oluşturdular.
“AGORA” ismiyle bilinen bu koleksiyon artık elimizde ve bilgisayar simülasyonları aracılığıyla mikroplardaki metabolik süreçleri anlamayı, diğer mikropların metabolizmalarını ve insan bağırsağını nasıl etkilediklerini araştırmayı sağlayacak.
LCSB ekibi çalışmalarını ünlü bilim dergisi Nature Biotechnology’de yayımlamış bulunmakta. Olası metabolik modellerin koleksiyonu araştırmacılar için kullanıma şu adreste hazır: http://vmh.life.
Bağırsaklarımızda yaşayan bakteri türleri yalnızca bizlere besinlerimizi sindirmemizde yardımcı olmaz, ayrıca bizim için değerli vitaminler üretirler ve hatta ilaçları metabolize etmemizi bile etkilerler. Bu bakterilerin metabolik süreçleri sağlığımız üzerinde yaşamsal öneme sahiptir ve yüksek derecede karmaşıktır.
Bakteriler bizim bağırsak hücrelerimizle daimi ilişki içerisindedir ve farklı organizmalar sürekli birbirlerini etkileyecek pozisyondadır. Bu yüzden çeşitli hastalıklar açısından olduğu kadar sağlığımız açısından da önemli bir rol oynarlar.
Bilimdeki ilerlemelere rağmen bu mikroplar hakkındaki bilgimiz halen daha sınırlıdır. Kavrayışımızı derinleştirmek ve yeni keşiflerin yapılabilmesine yardım etmek amacıyla LCSB’deki araştırma ekibi ile Moleküler Sistem Fizyolojisi grubunun başındaki isim olan Prof. Dr. Ines Thiele bu 773 çeşit bağırsak bakterisinin her birinin metabolizmasını içeren ve bu konuda en kapsamlı koleksiyon olan AGORA’yı yarattı.
“AGORA bakteriyel metabolik modellerin yeniden karşılaştırmalı biçimde yeniden yapılandırılması için yeni bir fikir üzerinde temellendirilmiştir.” diyor Thiele ve ekliyor: “Daha önce hiç mümkün olmamış biçimde şimdiye dek en yüksek sayıdaki bakteri türünün analizine imkan sağlıyor bu çalışma. AGORA ve diğer veri setlerinin eklenmesiyle birlikte bağırsak mikrobiyomunun içerisindeki metabolik etkileşimlerini sistematik bir biçimde çalışabilecek ve bu etkileşimlerin dış etkenler tarafından, örneğin beslenme ve konağın metabolizmasıyla olan ilişkilerinden, nasıl etkilendiğini anlayabileceğiz.
Çalışmanın birinci yazarı olan Stefania Magnusdottir şu an LCSB’de Ines Thiele’nin laboratuvarında doktora çalışmalarını yapıyor. Şöyle açıklıyor:
“Çalışmamızın temeli mikrobiyal metabolizmaya dair literatürün bütünüyle taranıp araştırılmasıydı. Bu 773 bakteri türünün metabolizmaları hakkında bilinen bütün deneysel ve genomik veriyi alarak bilgisayar modellerimizi düzenledik ve doğruladık. Bunu baz alarak her bir mikrobun metabolizmasını karakterize ettik ve bulgularımıza göre mikropların aralarındaki etkileşimler üzerinde önemli rol oynayan iki şey var: Beslenmemiz ve onların metabolik yetenekleri.
Hasta ve sağlıklı bireylerin dışkı örneklerinden alınan mikropları dizileyerek (sekanslayarak) elde edilebilen metagenomik verilerle elimizdeki bilgisayar modellerini birleştirmemiz sonucunda kişiselleştirilmiş mikrobiyom modelleri ortaya çıkarabiliriz.”
Araştırmanın yardımcı yazarı ve LCSB’de Sistem Biyokimyası grubunun lideri Dr.Ronan Fleming şunları söylüyor: “Modellerimizle, daha hedefe kilitlenmiş bir şekilde, bağırsaktaki mikrobiyom için yaşamsal düzeyde önemli olan metabolik yolakları araştırabiliriz ve bu metabolik süreçlerin yanlış çalışması yüzünden oluşan hastalıkları neyin tetiklediğini çalışabileceğiz. AGORA, özel hastalıklarda konak-mikrobiyom etkileşimlerinin etkilerini çalışmamızda ve doğmakta olan kişiselleştirilmiş tıbbi tedavilerde bu modelleri kullanmamızı sağlayacak artık.”
AGORA’nın bağırsak mikrobiyomunu çalışmak için kullanılması bu konuda çalışan laboratuvarlardan araştırmacıların ortak bir paydada buluşarak birbirleriyle yakın ilişkide çalışmalarına olanak sağlayacak ve bunlardan birisi de LCSB Eko-Sistemler Biyolojisi grubunun başındaki Prof. Dr. Paul Wilmes. Grubuyla bağırsak bakterilerinin gerçek koşullar altında çalışılması için yöntemler geliştiren Wilmes: “AGORA, bizi hedefi belirlenmiş bakteriyel metabolik süreçlere yönlendirerek daha odaklanmış deneyler tasarlamamızda ve bağırsak mikroplarındaki süreçlerin daha kesin ve kapsamlı modellemelerini yapabilmemizde yardımcı olacak.
Ines Thiele için ise, yüksek düzeyli kesinlik ulaşılacak son nokta değil: “Bizim anlamak istediğimiz, beslenme biçimimizi değiştirdiğimizde mikropların insan metabolizması üzerinde ne tür ayarlamalara gittikleri. Bu bize hastalıkları nasıl önleyeceğimiz, hatta tedavi edeceğimiz hakkında önemli ipuçları verebilir; örneğin hastalıklı bir bağırsak mikrobiyomunu, metabolik fonksiyonları sağlıklı olan birine benzetip dönüştürmemiz için gerekli olan besinsel takviyeyi belirlemek adına yardımcı olabilir.”
Çeviri ve Düzenleme: A. Caner Sönmez
Makale Referansı: Nature Biotechnology, 2016; DOI: 10.1038/nbt.3703
Sonraki Matematiğin Doğuş Süreci Hakkında
“Biri bana öyle bir program yazsın ki, bu prog­ram, 1’den 50’ye kadar olan sayıların kareköklerini …