نجح العلماء في إنشاء أول ميكروبيوم بشري في المختبر بالجمع بين 119 نوعا من البكتيريا الموجودة في الجسم، والتي يعتقدون أنها يمكن أن تؤدي إلى علاجات عدوى الأمعاء المهددة للحياة.

وأظهرت الدراسات الرئيسية في العقد الماضي أن ميكروبيوم الأمعاء، مجموعة من مئات الأنواع البكتيرية التي تعيش في الجهاز الهضمي البشري، تؤثر على التطور العصبي، والاستجابة للعلاجات المناعية للسرطان، والجوانب الصحية الأخرى.

ووقع زرع الميكروبيوم الاصطناعي في الفئران، حيث تضاعف، وحمى الحيوان من البكتيريا الإشريكية القولونية وأدى إلى تطوير نظام مناعي صحي.

ويقول العلماء من جامعة ستانفورد إنهم يستطيعون الآن النظر إلى كل ميكروب على حدة للكشف عن دوره، ما يسمح للأطباء بخلط مزيج من الميكروبات من أجل تصميم علاجات مخصصة.

ويشار إلى أنه أجريت العديد من دراسات الميكروبيوم الرئيسية باستخدام عمليات زرع البراز، والتي تُدخل الميكروبيوم الطبيعي بالكامل من كائن حي إلى آخر. بينما يقوم العلماء بشكل روتيني بإسكات الجين أو إزالة بروتين من خلية معينة أو حتى فأر بأكمله، ولا توجد مثل هذه المجموعة من الأدوات لإزالة أو تعديل نوع واحد من بين المئات في عينة براز معينة.

وبالتالي، وجد العلماء أنه من الأفضل بناء ميكروبيوم من نقطة الصفر عن طريق النمو الفردي ثم خلط البكتيريا المكونة له.

وهناك نحو 30 تريليون خلية في جسم الإنسان، لكن الميكروبيوم البشري يتكون من نحو 39 تريليون خلية ميكروبية تشمل البكتيريا والفيروسات والفطريات.

ويتحكم ميكروبيوم الأمعاء في تخزين الدهون ويساعد في تنشيط الجينات في الخلايا البشرية المسؤولة عن امتصاص العناصر الغذائية وتفتيت السموم وتكوين الأوعية الدموية.

وتعمل هذه الكائنات الدقيقة أيضا على تجديد بطانة الأمعاء والجلد، وإصلاح الخلايا التالفة واستبدال الخلايا الميتة بخلايا جديدة.

ويعمل ميكروبيوم الأمعاء على مقاومة الميكروبات الغازية، وهو ما يهدف فريق ستانفورد إلى تحليله في دراستهم.

وسعى العلماء إلى بناء مستعمرتهم من البكتيريا الأكثر انتشارا وتحولوا إلى مشروع الميكروبيوم البشري  (HMP) ، وهو مبادرة معاهد وطنية للصحة لتسلسل الجينومات الميكروبية الكاملة لأكثر من 300 بالغ.

وقال مايكل فيشباخ، الأستاذ المشارك في الهندسة الحيوية وعلم الأحياء الدقيقة والمناعة، والباحث في مركز الإبتكار Sarafan ChEM-H التابع لجامعة ستانفورد، والمؤلف المشارك في الدراسة، في بيان: "كنا نبحث عن سفينة نوح للأنواع البكتيرية في الأمعاء البشرية، في محاولة للعثور على الأنواع التي كانت موجودة دائما تقريبا في أي فرد".

واختار فيشباخ وفريقه 166 سلالة بكتيرية وجدت في غالبية الأشخاص، لكنهم لم يتمكنوا من الحصول إلا على 104، حسبما ذكرت صحيفة "نيويورك تايمز".

ونمت الأنواع الـ 104 في مخزونات فردية ثم اختلطت في "استنبات بكتيري" واحد لتكوين مجتمع من 119 سلالة يسميها الفريق "المجتمع البشري واحد" أو hCom1.

وكانت السلالات قادرة على التعايش في الاستنبات البكتيري في المختبر، لكن الفريق احتاج إلى نفس الشيء ليحدث في أمعاء كائن حي.

وقاموا بإدخال hCom1 إلى الفئران مصممة بحيث لا تحتوي على بكتيريا، وكان hCom1 مستقرا بشكل ملحوظ، حيث استعمرت 98% من الأنواع المكونة أمعاء هذه الفئران الخالية من البكتيريا ومستويات الوفرة النسبية لكل نوع بقيت ثابتة على مدى شهرين.

ثم أعطى الفريق الفئران مجتمعا جديدا من 119 سلالة، أطلق عليها اسم hCom2، ما جعل الفئران أكثر مقاومة لتحديات البراز من الأولى.

ووقع إدخال المجموعة ذات التكرار الثاني إلى الإشريكية القولونية، لكن أحشاءها قاومت العدوى.

وأظهرت الدراسات السابقة أن الميكروبيوم الطبيعي الصحي يؤدي إلى الحماية، لكن فيشباخ وزملاءه يمكن أن يأخذوا هذه الخطوة إلى الأمام عن طريق الإلغاء المتكرر أو تعديل سلالات معينة لتحديد تلك التي تمنح الحماية على وجه التحديد.

ويخطط الفريق الآن لإجراء مزيد من الدراسات لتضييق نطاق الأنواع الأكثر أهمية.