מחקר פורץ דרך של חוקרי אוניברסיטת סן דייגו חשף אלפי חומצות מרה חדשות, שופך אור על תפקידיהן הקריטיים מעבר לעיכול והדגיש את הפוטנציאל שלהן בטיפול במחלות שונות. תגלית זו מסמנת צעד משמעותי קדימה בהבנתנו את התקשורת של מיקרוביום המעי עם הגוף וחילוף החומרים האנושי.
מדענים מבית הספר לרוקחות ומדעי פרמצבטיקה סקאגס, חלק מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, גילו אלפי חומצות מרה חדשות. מולקולות אלו משמשות את המיקרוביום של המעי שלנו כדי לתקשר עם שאר הגוף.
"חומצות מרה הן מרכיב מפתח בשפת המיקרוביום של המעי, ומציאת הסוגים החדשים האלה מרחיבה באופן קיצוני את אוצר המילים שלנו להבנת מה חיידקי המעי שלנו עושים וכיצד הם עושים זאת", אמר הסופר הבכיר פיטר דורסטיין, Ph.D. פרופסור בבית הספר לרוקחות ומדעי פרמצבטיקה סקאגס ופרופסור לפרמקולוגיה ורפואת ילדים בבית הספר לרפואה של UC San Diego. "זה כמו לעבור מ'See Spot Run' לשייקספיר."
פירוק שפות מיקרוביאליות
התוצאות, כפי שתוארו על ידי מחבר שותף במחקר והמומחה לחומצות מרה, Lee Hagy, Ph.D., דומות לאבן רוזטה מולקולרית, ומספקות תובנה לא ידועה עד כה לגבי השפה הביוכימית שבה משתמשים חיידקים כדי להשפיע על מערכות איברים מרוחקות.
חומצות המרה מקורן בכבד, מאוחסנות בכיס המרה ומשתחררות בסופו של דבר למעי, שם הן נפרסות כדי לסייע בעיכול לאחר צריכת ארוחה. החיידקים במעי שלנו מעבירים את חילוף החומרים לחומצות המרה המיוצרות על ידי הכבד, ומשנים אותן למגוון עצום של מולקולות שונות הנקראות חומצות מרה משניות, אשר נוטות להיות קלות יותר לספיגה של הגוף. עד כה, המגוון העשיר ומגוון הפונקציות של חומצות מרה משניות לא הוערכו פחות על ידי מדענים.
מחקר זה הושלם על ידי חברי מעבדת דורשטיין (משמאל לימין: הלנה מנוצ'יו-רוסו, איפסיטה מוהנטי, לי הייגי ופיטר דורשטיין). קרדיט: UC San Diego Health Sciences
"כשהתחלתי לעבוד במעבדה, היו כמה מאות חומצות מרה ידועות", אמרה מחברת המחקר איפסיטה מוהנטי, Ph.D., חוקרת פוסט-דוקטורט במעבדת דורשטיין. "עכשיו גילינו אלפים נוספים, ואנחנו גם עובדים כדי להבין שחומצות המרה האלה עושות הרבה יותר מאשר רק עוזרות בעיכול."
בנוסף לסיוע לעיכול, חומצות מרה הן גם מולקולות איתות חשובות המסייעות לווסת את מערכת החיסון ומשרתות פונקציות מטבוליות חשובות, כגון שליטה בחילוף החומרים של שומנים וגלוקוז. מולקולות אלו גם עוזרות להסביר כיצד חיידקים במעיים מסוגלים להשפיע על מערכות איברים מרוחקות.
"בגלל האינטראקציה שלהם עם המיקרוביום שלנו, השפעת חומצות המרה מתפשטת הרבה מעבר למערכת העיכול, וכך גם המחלות שאנו מטפלים בהן – רשימת המחלות הקשורות לחומצות מרה היא קילומטר ארוך, ויש כמה אישורי FDA עבור סוגים אלה של חומצות כטיפולים", אמרה שותפה לכותבת הלנה מנוצ'יו-רוסו, Ph.D., גם היא חוקרת פוסט-דוקטורט במעבדת דורשטיין.
הלנה מנוצ'יו-רוסו, המוצגת בתמונה זו, ואיפסיטה מוהנטי שיתפו פעולה כדי לבצע ניסויים בספקטרומטריית מסה שהובילו לזיהוי של אלפי חומצות מרה חדשות, סוג של מולקולה המשמשת חיידקים לתקשורת. קרדיט: UC San Diego Health Sciences
מאמצים משותפים וכיוונים עתידיים
על מנת לגלות את המולקולות הללו, החוקרים מינפו את המשאבים הייחודיים של UC San Diego. דורסטיין הוא מנהל המרכז השיתופי למטבוליטים מיקרוביאליים (CMMC), שיתוף פעולה ראשון מסוגו בין UC San Diego ו-UC Riverside המבקש לאסוף ולרכז מידע על המטבוליטים שמיקרובים מייצרים כדי לעזור לחוקרים ללמוד יותר על השפעתם על בריאות האדם והסביבה.
"בתחומים אחרים של ביולוגיה כמו גנומיקה, שיתוף נתונים נפוץ, אבל לא הייתה תשתית עבור חוקרי מטבולומיקה מיקרוביאלית לשתף נתונים עד עכשיו," אמר דורשטיין "בסופו של דבר פריצות הדרך הללו הן תוצאה של התכנסות של שיתוף פעולה ושיתוף פעולה. כוח מחשוב, ואנו מצפים שעוד הרבה פריצות דרך ייצאו מה-CMMC."
מוקדם יותר השנה, הצוות הציג כלי חדש שיכול להתאים באופן מיידי חיידקים למטבוליטים שהם מייצרים. המחקר הנוכחי הוא הראשון מבין מחקרים רבים שעשויים להשתמש בכלי עבור סוגים ספציפיים של מולקולות. בהמשך מקווים החוקרים לחקור את הפונקציות הספציפיות של חומצות המרה שהתגלו לאחרונה, וכן להשתמש בגישה שלהם על סוגים אחרים של ביומולקולות, כגון שומנים או סוגים אחרים של חומצות.
"אנחנו משכתבים את ספר הלימוד של חילוף החומרים האנושי", אמר דורשטיין. "אם היית מדבר איתי לפני כמה שנים, הייתי אומר שאנחנו רחוקים עשרות שנים מפתרון החידה הזו, אבל עכשיו, זה יכול לקרות תוך חמש שנים. זה באמת שינוי מדהים ביכולות שלנו, ואנחנו מאמינים שזה הולך לחולל מהפכה בדרך שבה אנחנו ניגשים למחלות".
מחקר זה מומן, בחלקו, על ידי ה המכונים הלאומיים לבריאות (מענקים U24DK133658, R01GM107550, U19AG063744, U01DK119702, S10OD021750), המועצה למחקר ביוטכנולוגיה וביולוגית והקרן הלאומית למדע (מענק BBSRC/NSF 2152526), קרן המחקר והנדסה של קנדה, Gordon & Bettin. -2020-04895).
