Заниматься микробиомом здесь начали несколько лет назад, подключившись к проекту по изучению генетических особенностей белорусов-долгожителей. Теперь внимание ученых направлено на роль микробиомных сообществ человека в реализации особенностей генома старожилов. Также сотрудники оказывали консультации при тяжелом течении заболевания неустановленной этиологии. Впервые в стране выполнено параллельное изучение полного экзома пациентки и ее микробиома. Сейчас такой анализ возможен только в Институте генетики и цитологии. Проведенное исследование позволило скорректировать хирургическое и медикаментозное лечение и достичь положительного результата.

В научном учреждении занимаются многопрофильными фундаментальными и прикладными исследованиями, разработками по ключевым направлениям геномики. Здесь есть все для качественной работы нового центра: хорошая приборная база, квалифицированные кадры в области геномных и транскриптомных исследований, биоинформатическая поддержка при работе с метаданными, которую обеспечивает сектор биоинформатики.

Как отметил директор Института генетики и цитологии НАН Беларуси Руслан Шейко, в центре будут исследовать микробиом человека в норме и при патологии, его роль в поддержании здоровья и в патогенезе заболеваний, анализировать микробиоту желудочно-кишечного тракта сельскохозяйственных животных, изучать генетический потенциал почвенного микробиома с целью повышения продуктивности растений и плодородия почв. Будут развивать начатое – исследовать особенности микробиома долгожителей и его влияние на реализацию отдельных молекулярно-генетических характеристик генома человека. По научно-технической программе Союзного государства «ДНК-идентификация–2» планируется разработать метагеномные технологии видового определения микробиома человека и почвы для решения задач судебной экспертизы.

Республиканский центр изучения микробиома торжественно открыли в день проведения Международной конференции «Преобразование геномов. Х Жебраковские чтения – 2021». В этом году исполняется 120 лет со дня рождения Антона Романовича Жебрака – выдающегося ученого-генетика, академика НАН Беларуси, первого заслуженного деятеля науки БССР.

Председатель Президиума НАН Беларуси Владимир Гусаков в приветственном слове участникам форума отметил важность новых научных знаний о микробиоме, которые создают базу для обоснования здоровых стереотипов питания и образа жизни: «Последние 20 лет ученые активно занимаются изучением этой области. Признано, что микробное сообщество – ключевой фактор, определяющий физиологическое состояние организма-хозяина. Микробиом вовлечен в важнейшие экосистемные процессы, способствуя как метаболизму в локальном масштабе, так и биогеохимическому круговороту питательных веществ в более глобальном понимании. Известно, что микробиом участвует в пищеварении, расщепляя соединения, недоступные для собственных ферментативных систем человека, способен нейтрализовать токсины и даже синтезировать недостающие молекулы биологически активных веществ. Исследования микробных сообществ актуальны во многих областях медико-биологической науки, которые ранее считались никак не связными с микроорганизмами (онкология, нейрофизиология, метаболические расстройства и др.)».

По словам Председателя Президиума НАН Беларуси, новый центр изучения микробиома станет площадкой междисциплинарного сотрудничества: здесь будут решать самые актуальные задачи в медицине, сельском хозяйстве и других отраслях совместно со специалистами и учеными ряда министерств и ведомств.

Проблемы изучения микробиома стали лейтмотивом нынешних «Жебраковских чтений», которые традиционно организуются в формате лекций ученых с мировым именем.

***

Доклад на тему «Микробиота как ключ к стратегии выживания человека» представил доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН (Институт экспериментальной медицины) Александр Суворов. Ученый отметил возможности применения пробиотиков в борьбе с вирусными заболеваниями, рассказал о перспективах коррекции микробиоценоза аутопробиотиками как альтернативе кишечной трансплантации:

– Здоровье людей напрямую связано с состоянием микробиоты. При нарушении состава и общего числа микроорганизмов развивается большее число патологий. Кишечник – самый населенный бактериями орган, в котором их число (не считая других представителей микробиоты) превышает, по крайней мере, на два порядка общее количество клеток человеческого тела.

Некоторые из проведенных клинических исследований с применением пробиотиков, направленные на лечение желудочно-кишечных патологий, таких как синдром раздраженного кишечника, болезнь Крона, паучит и неспецифический язвенный колит, доказывают эффективность определенных штаммов пробиотиков. Перспективы применения пробиотиков в лечении нейродегенеративных заболеваний недавно были продемонстрированы на модели искусственного рассеянного склероза, разработанной в НИИ экспериментальной медицины. Если лабораторным животным с развивающимся рассеянным склерозом скармливать пробиотик на основе энтерококкового штамма L3, то можно в существенной степени замедлить развитие заболевания и достоверно снизить его тяжесть.

Многие пробиотические штаммы обладают прямым противовирусным действием. Они оказались способными подавлять пролиферацию вируса гриппа и вируса герпеса. В условиях пандемии, вызванной вирусом SARS-CoV-2, целый ряд исследовательских лабораторий разрабатывает вакцины против этого патогена на основе пробиотиков. В отделе молекулярной микробиологии Института экспериментальной медицины в качестве вектора используются штаммы полезного пробиотика на основе энтерококков, а вставку патогенных микроорганизмов осуществляют в участок генома, отвечающий за формирование поверхностных ворсинок (фимбрий). Такой подход позволяет получать бактерии с чужеродными белками в составе фимбрий, что делает их легкодоступными для системы иммунитета. Исследования с использованием различных генетических фрагментов вирусов и патогенных бактерий, введенных в геном энтерококков, показали высокую стабильность генетической встройки, а значит стабильность вакцинных штаммов при массовом производстве. Использование пробиотиков в качестве вакцинных кандидатов открывает широкие возможности создания разнообразных таргетных вакцин, позволяющих щадящим образом воздействовать на систему иммунитета, так как иммунному распознаванию и элиминации будут подлежать не бактериальные или вирусные виды, часто необходимые нашему организму, а конкретные высокопатогенные штаммы возбудителей инфекций.

Способность штаммов-пробиотиков колонизировать слизистую оболочку позволяет сформировать естественный иммунологический барьер непосредственно в «воротах» инфекции, что делает их особенно ценными. Возможно, в недалеком будущем от массовой вакцинации населения мир перейдет к персонифицированной вакцинации людей с учетом региональной эпидемиологической обстановки и особенностей индивидуального иммунитета.

***

Доктор биологических наук, профессор (Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова) Валерий Даниленко выступил с сообщением «Микробиом. Фармабиотики. Нутригеномика. Перспективы использования в постковидную эру», где рассмотрел микробиом в качестве источника фармакологически активных ингредиентов для нового поколения фармпрепаратов и лечебных продуктов питания:

– Очень тревожны данные о высоком риске проявления заболеваний различной этиологии у переболевших COVID-19. В первую очередь это неврологические заболевания. Их уже окрестили как NEUROCOVID-19. Ведутся поиски причин и механизмов, приводящих к неврологическим болезням, таким как паркинсонизм и депрессивные состояния. Важное участие в этих процессах отводится виртуальному органу – микробиому кишечника человека. Микробиом, населенный сотнями видов симбиотических бактерий, находящихся в динамичном равновесии, как внутри собственной структуры, так и с организмом хозяина, интегрирует взаимодействие сигналов внешней среды, других органов человека и передает эту информацию в ЦНС (мозг).

При инфекции SARS-CoV-2 часто наблюдается изменение состава микробиома, характеризующееся как дисбактериоз. Персистирующий после заболевания COVID-19, дисбактериоз может быть фактором мультисистемного воспалительного синдрома. Микробиом кишечного тракта способен синтезировать комплекс веществ с нейромодулирующей, иммуномодулирующей и противовоспалительной активностью, формируя показатели, характеризующие состояние микробиома в норме.

Пандемия COVID-19 стимулировала нашу междисциплинарную команду исследователей использовать уже имеющиеся наработки для регулирования цитокинового «шторма» и снятия последствий оксидативного стресса. Сделанное нами открытие способности FN3-цитокинсвязывающего белка бифидобактерий активно связывать цитокин фактора некроза опухоли TNF-a может быть эффективным и оптимальным решением для нейтрализации цитокинового «шторма». Есть основание полагать, что FN3-белки из других видов бактерий будут селективно связывать другие провоспалительные и противовоспалительные цитокины. Большой успех – обнаружение уникального прибиотического штамма L.fermentum U-21, обладающего комплексом антиоксидантных свойств. Препарат «Лактоантивир», на основе этого штамма первоначально продвигался и исследовался на моделях паракват-индуцируемого паркинсонизма. Сходство процессов и механизмов, лежащих в основе воспалительных процессов паркинсонизма и вирусных инфекций, включая COVID-19, позволяет позиционировать «Лактоантивир» как препарат, снимающий оксидативный стресс.

Елена ПАШКЕВИЧ, «Навука»

Микробиом (микробиота) – это совокупность микроорганизмов, населяющих конкретную среду обитания: ткани и органы живых организмов, почву, водные экосистемы и др. Состав микробиома в значительной степени связан с генетическими характеристиками организма-хозяина, может изменяться под воздействием пищевых компонентов и медикаментов. Этот густонаселенный невидимый глазу микромир в организме человека может достигать массы около 2 килограммов, а число генов этого микробного сообщества в разы превосходить число генов человека. 95% микробиоты у нас находится в желудочно-кишечном тракте. Считается, что 90% болезней могут быть связаны с состоянием здоровья кишечника, поэтому знание основных механизмов взаимодействия генома человека и его микробиома создает потенциал для разработки персонализированных диет и новых терапевтических агентов.