Międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez prof. Jeremy’ego J. Barra z Wydziału Nauk Biologicznych Uniwersytetu Monash oraz dr. Sama Forstera z Hudson Institute of Medical Research odkrył setki nowych wirusów żyjących wewnątrz bakterii w ludzkim jelicie.
Te wirusy, znane jako bakteriofagi, mogą w przyszłości zostać wykorzystane do modulowania mikrobiomu jelitowego, potencjalnie wpływając na zdrowie jelit oraz przebieg wielu chorób.
Badania opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Nature. To pierwsze tego rodzaju badanie, które w tak dużej skali zastosowało metodę hodowli bakteriofagów o charakterze lizogennym pochodzących z ludzkiego jelita.
Zespół badawczy analizował 252 izolaty bakteryjne pochodzące z ludzkiego mikrobiomu, uzyskane z Australian Microbiome Culture Collection (AusMiCC). Izolaty te hodowano w specjalnych komorach beztlenowych, a następnie poddano działaniu dziesięciu różnych związków, produktów spożywczych i warunków środowiskowych.
Zaskakująco, jednym z najsilniejszych aktywatorów wirusów jelitowych okazała się stewia – popularny roślinny słodzik – oraz niektóre związki wydzielane przez ludzkie komórki jelitowe.
– To badanie fundamentalne, które zmienia sposób, w jaki postrzegamy i badamy wirusy w ludzkim jelicie – powiedział prof. Barr, główny autor publikacji. – Odkryliśmy, że substancje produkowane przez komórki jelitowe człowieka mogą „obudzić” uśpione wirusy wewnątrz bakterii jelitowych. To może mieć ogromne znaczenie dla chorób zapalnych jelit (IBD), w których stan zapalny i obumieranie komórek są powszechne.
Zespół badawczy wykazał również, że większość bakteriofagów jelitowych pozostaje w stanie uśpienia, a jedynie niewielki ich odsetek może zostać aktywowany w testowanych warunkach. Jednak po kontakcie z ludzkimi komórkami jelitowymi wskaźnik aktywacji znacząco wzrósł, co sugeruje, że biologia gospodarza odgrywa kluczową i bezpośrednią rolę w kształtowaniu wirusowego krajobrazu jelita.
Pierwsza autorka pracy, dr Sofia Dahlman, podkreśliła: – Wiedzieliśmy, że jelito jest pełne wirusów, ale dotąd brakowało nam narzędzi i metod, by badać je w warunkach laboratoryjnych. Nasze wyniki pokazują, że ludzki organizm nie jest biernym środowiskiem – aktywnie wpływa na zachowanie wirusów.
Zespół zastosował również inżynierię genetyczną opartą na technologii CRISPR, by zidentyfikować mutacje w genach wirusowych, które zapobiegają ich aktywacji. Odkrycie to może stanowić podstawę przyszłych strategii terapeutycznych ukierunkowanych na modyfikację mikrobiomu jelitowego w celu poprawy zdrowia pacjentów.
Badania te stanowią wynik ośmioletniej współpracy pomiędzy Monash University i Hudson Institute of Medical Research oraz szeregiem innych ośrodków naukowych w Australii i na świecie.
Dr Sam Forster zaznaczył, że badanie ma potencjał translacyjny: – Możliwość hodowli tych wirusów pozwala zrozumieć ich funkcję i otwiera drogę do opracowania terapii mikrobiomowych w leczeniu chorób – od IBD po nowotwory. Technologia ta umożliwia także inżynierię szczepów probiotycznych o specyficznych funkcjach wirusowych.
Prof. Barr dodał: – To praca, która tworzy fundament pod przyszłe zastosowania w biologii syntetycznej, biotechnologii i terapii mikrobiomu. To duży krok naprzód w dekodowaniu „ciemnej materii wirusowej” ludzkiego jelita.
Źródło: Nature, „Temperate gut phages are prevalent and diverse, yet rarely induced”
DOI: 10.1038/s41586-025-09614-7
