మైక్రోబయోమ్: రోగి లోపల ఔషధ ఆవిష్కరణ

పరిశోధకులు తమ ఫలితాలను నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్ జర్నల్‌లో రెండు కథనాల్లో ప్రచురించారు. HIPS అనేది సార్లాండ్ విశ్వవిద్యాలయం సహకారంతో హెల్మ్‌హోల్ట్జ్ సెంటర్ ఫర్ ఇన్ఫెక్షన్ రీసెర్చ్ (HZI) యొక్క సైట్.

కొత్త క్రియాశీల పదార్ధాల మూలంగా సూక్ష్మజీవులను ఉపయోగించాలనే ఆలోచన కొత్తది కాదు. బ్యాక్టీరియా మరియు శిలీంధ్రాల నుండి సహజ ఉత్పత్తుల ఆధారంగా ఇప్పటికే అనేక మందులు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. ఇవి నేల వంటి వాటి సహజ ఆవాసాలలో అందుబాటులో ఉన్న వనరుల కోసం పోటీపడతాయి మరియు వాటి సూక్ష్మజీవుల పోటీదారులపై ప్రయోజనాన్ని పొందేందుకు రసాయన సంకేతాలను ఉపయోగిస్తాయి. అందువల్ల మార్కెట్‌లో లభించే యాంటీబయాటిక్స్‌లో ఎక్కువ భాగం సూక్ష్మజీవుల సహజ ఉత్పత్తులపై ఆధారపడి ఉండటంలో ఆశ్చర్యం లేదు. HIPS, సార్లాండ్ విశ్వవిద్యాలయం మరియు సార్లాండ్ యూనివర్సిటీ హాస్పిటల్‌లోని ఇంటర్ డిసిప్లినరీ రీసెర్చ్ టీమ్ అంటువ్యాధులు లేని వ్యాధులకు చికిత్స చేయడానికి ఉపయోగించే సహజ ఉత్పత్తులను కనుగొనే లక్ష్యాన్ని నిర్దేశించుకుంది. మట్టిలో కాకుండా, మానవులను మరియు జంతువులను వలసరాజ్యం చేసే మరియు వ్యాధుల అభివృద్ధిలో పాత్ర పోషిస్తున్న బ్యాక్టీరియాలో బృందం నేరుగా శోధిస్తుంది. ఈ విధానం ప్రణాళికాబద్ధమైన తదుపరి AID³ క్లస్టర్ ఆఫ్ ఎక్సలెన్స్‌లో ప్రధాన భాగం, దీనిని జర్మన్ రీసెర్చ్ ఫౌండేషన్ (DFG) మొదటి రౌండ్‌లో సానుకూలంగా అంచనా వేసింది మరియు దీని పూర్తి ప్రతిపాదనను ఆగస్టు 2024లో సార్లాండ్ విశ్వవిద్యాలయం సమర్పించింది.

కొత్త క్రియాశీల పదార్ధాల కోసం ఈ పెద్ద-స్థాయి శోధనకు ఆధారం రెండు కోహోర్ట్‌లు: “IMAGINE” అధ్యయనంలో, పరిశోధకులు ఆరోగ్యకరమైన విషయాలు మరియు వివిధ వ్యాధులతో బాధపడుతున్న రోగుల నుండి దాదాపు 2,000 నమూనాలను సేకరించారు. మైక్రోబయోమ్ యొక్క వివిధ భాగాలు వివిధ వ్యాధులలో ప్రభావితమవుతాయి కాబట్టి, పరిశోధకులు లాలాజలం, దంత ఫలకం మరియు మలం, అలాగే కంటి, గొంతు మరియు చర్మంపై మైక్రోబయోమ్‌ను పరిశీలించారు. రెండవ అధ్యయనంలో, బృందం సార్‌బ్రూకెన్ జంతుప్రదర్శనశాలలోని జంతువుల సూక్ష్మజీవిని పరిశీలించింది మరియు దానిని అడవిలో నివసించే జంతువుల మైక్రోబయోమ్‌తో పోల్చింది. జంతువుల సూక్ష్మజీవి కూడా కొత్త సహజ ఉత్పత్తులకు సంభావ్య మూలం కావచ్చని చూపించడం ఈ చాలా చిన్న సమిష్టి యొక్క లక్ష్యం. రెండు అధ్యయనాలలో సేకరించిన నమూనాలు ప్రాసెస్ చేయబడ్డాయి మరియు మెటాజినోమ్ సీక్వెన్సింగ్ అని పిలువబడే ప్రక్రియకు లోబడి ఉన్నాయి. ఈ పద్ధతి ఒక నమూనాలో ఉన్న అన్ని జీవులను జన్యుపరంగా గుర్తించడానికి మరియు వాటి సమృద్ధిని నిర్ణయించడానికి అనుమతిస్తుంది. ఒక నిర్దిష్ట వ్యాధి సమక్షంలో ఒక నిర్దిష్ట బ్యాక్టీరియా జాతి ఎక్కువ లేదా తక్కువ సమృద్ధిగా ఉంటే, ఉదాహరణకు, అది దాని అభివృద్ధి లేదా పురోగతిలో సంభావ్యంగా పాల్గొనవచ్చు.

విశ్లేషించబడిన డేటాలో, బయోఇన్ఫర్మేటిషియన్ ఆండ్రియాస్ కెల్లర్, మైక్రోబయాలజిస్ట్ సోరెన్ బెకర్, పల్మోనాలజిస్ట్ రాబర్ట్ బాల్స్ మరియు ఫార్మసిస్ట్ రోల్ఫ్ ముల్లర్‌లతో కూడిన బృందం అటువంటి ప్రవర్తన వర్తించే అనేక బ్యాక్టీరియాను కనుగొనగలిగింది. అదనంగా, పరిశోధనలో ఉన్న వ్యాధులతో సంబంధం ఉన్న సహజ ఉత్పత్తుల జన్యు బ్లూప్రింట్‌లను (బయోసింథసిస్ జీన్ క్లస్టర్‌లు అని పిలవబడేవి) గుర్తించడానికి పరిశోధకులు బయోఇన్ఫర్మేటిక్స్ విశ్లేషణలను ఉపయోగించగలిగారు. “మాకు, ఈ డేటా ఒక శాస్త్రీయ గోల్డ్‌మైన్. కొత్తగా గుర్తించబడిన జన్యు సమూహాలలో ఎక్కువ భాగం ఎన్‌కోడ్ చేసే సహజ ఉత్పత్తుల గురించి మాకు ఇంకా తెలియదు,” అని HIPS విభాగాధిపతి మరియు సార్లాండ్ విశ్వవిద్యాలయంలో క్లినికల్ బయోఇన్ఫర్మేటిక్స్ ప్రొఫెసర్ ఆండ్రియాస్ కెల్లర్ చెప్పారు. “సేకరించిన డేటా మా ఇటీవలే స్థాపించబడిన డేటాబేస్ ABC-HuMiలో ప్రాసెస్ చేయబడింది. ఈ డేటాబేస్ ఇప్పటికే మానవ మైక్రోబయోటాపై మరింత డేటాను కలిగి ఉంది, ఇది అనేక కొత్త సహజ ఉత్పత్తులను కనుగొనడానికి మరియు వాటిని ఔషధ అభివృద్ధికి ప్రాతిపదికగా ఉపయోగించడానికి అనుమతిస్తుంది.”

HIPSలోని ఫార్మసిస్ట్‌లు, జీవశాస్త్రవేత్తలు మరియు రసాయన శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పుడు నిజమైన సహజ ఉత్పత్తులను రూపొందించడానికి డిజిటల్ డేటాను ఉపయోగించాలని పిలుపునిచ్చారు. మొత్తం ఆరు పరిశోధనా బృందాలు ప్రస్తుతం అత్యంత ఆశాజనకంగా ఉన్న 50 జన్యు సమూహాల ప్రయోగాత్మక ధ్రువీకరణపై పనిచేస్తున్నాయి. “సహజ ఉత్పత్తి యొక్క జన్యు బ్లూప్రింట్ తెలుసుకోవడం మొదటి దశ మాత్రమే. మేము ఇప్పుడు బ్లూప్రింట్‌లను బ్యాక్టీరియాలోకి బదిలీ చేయడానికి తీవ్రంగా కృషి చేస్తున్నాము, అవి ఎన్‌కోడ్ చేయబడిన సహజ ఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేయడానికి వాటిని ఉపయోగిస్తాయి” అని యూనివర్సిటీ ప్రొఫెసర్ రోల్ఫ్ ముల్లర్, డిపార్ట్‌మెంట్ హెడ్ మరియు సైంటిఫిక్ డైరెక్టర్ చెప్పారు. HIPSలో, ఇద్దరు ప్రచురించిన అధ్యయనాలను సహ-ప్రారంభించారు. “పొందిన డేటా ఇప్పటివరకు అధ్యయనం చేయని అపారమైన జీవవైవిధ్యాన్ని ప్రతిబింబిస్తుంది. ఈ సామర్థ్యాన్ని ఉపయోగించుకోవడం మా తదుపరి దశ. యాంటీబయాటిక్స్ అభివృద్ధికి గత 15 సంవత్సరాలుగా మేము స్థాపించిన సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని ఇప్పుడు సమర్థవంతంగా వర్తింపజేయగలమని మేము సంతోషిస్తున్నాము. ఇతర సూచనలకు కూడా.”

HIPSలో పరిశోధనా దృష్టి యాంటీమైక్రోబయాల్ ఏజెంట్లపై ఉండగా, ఫార్మాసైన్స్‌హబ్‌లో భాగంగా అంటువ్యాధులు కాని వ్యాధుల చికిత్సా విధానాలు అభివృద్ధి చేయబడతాయి. 2023లో HIPS మరియు సార్లాండ్ విశ్వవిద్యాలయాల మధ్య స్థాపించబడిన సహకార వేదిక అకడమిక్ రీసెర్చ్ మరియు ఫార్మాస్యూటికల్ పరిశ్రమలోని ఆటగాళ్లను ఒకచోట చేర్చి ప్రాథమిక పరిశోధనల నుండి వైద్యపరమైన అప్లికేషన్‌లలోకి కనుగొన్న వాటి అనువాదం వేగవంతం చేస్తుంది.