В общедоступных данных о микробиоме человека преобладают только развитые страны

Октавио Колсон и Моника Контрерас работают с молодым пациентом

Исследователь микробиома Мария Глория Домингес-Белло работает с командой Венесуэльского института научных исследований, чтобы собрать образцы микробов у людей, живущих в отдаленных районах Венесуэлы. Фото Оскар Ноя Аларкон

Тысячи исследований связали триллионы микробов, живущих внутри и снаружи нас, с различными заболеваниями — от рака до аутизма и депрессии. Но новый анализ показывает, что большинство образцов микробиома поступает из развитых стран Северной Америки и Европы, что искажает понимание взаимодействия человека и микроорганизмов.

“Существует множество этнических групп и географических регионов, которые крайне недопредставлены”, — говорит Роб Найт, микробиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего, который не принимал участия в исследовании. Распределение выборки говорит о глубоком неравенстве в том, как финансируются и проводятся исследования. Более полная картина того, как различные микробиомы влияют на здоровье, может помочь в разработке методов диагностики и лечения для конкретных групп населения, говорит Найт, который работает над тем, чтобы сделать отбор проб микробиома более рациональным.

В отличие от генома, который лишь незначительно варьируется от человека к человеку, микробиом может радикально отличаться. Диета, физические нагрузки, социально-экономический статус, употребление антибиотиков и даже загрязнение окружающей среды могут влиять на его состав, причем некоторые исследования показывают, что география является одной из самых сильных переменных. Модели метаболических заболеваний на основе микробиоты, разработанные в одном месте, потерпели неудачу при использовании в другом месте, что позволяет предположить, что такие модели нельзя экстраполировать. Интерполированные модели работали намного лучше, особенно при заболеваниях с очевидными характеристиками, связанными с микробиотой. Эффективность интерполяции снижалась по мере увеличения географического масштаба, что указывает на необходимость построения локальных базовых моделей и моделей заболеваний для прогнозирования метаболических рисков. (1)

Сравнение микробиома кишечника людей из штата Амазонас в сельской местности Венесуэлы, сельской местности Малави и мегаполисов Соединенных Штатов, показывают, что микробиомы в менее индустриальных условиях более разнообразны. Исследования также показали, что по сравнению с городским населением микробиомы народа Хадза — охотников-собирателей в Танзании, очень динамичны и меняются в зависимости от природных факторов. Несколько сотен человек до сих пор живут небольшими группами, полагаясь исключительно на дикую среду обитания в качестве источника пищи. Микробиота этих людей отражает сезонную доступность различных видов пищи. Между сезонами наблюдались поразительные различия в микробных сообществах их кишечника. При этом некоторые таксоны, по-видимому, исчезали, но вновь появлялись, когда сменялись сезоны. Дальнейшее сравнение микробиоты народа Хадза с микробиотой различных урбанизированных народов выявило совершенно разные составы микробного сообщества. (2)

Чтобы увидеть, насколько хорошо исследования микробиома отражают эти глобальные вариации, Рен Блехман, Элизабет Адамович и Ричард Абдилл из Университета Миннесоты собрали географическую информацию о более чем 440000 общедоступных последовательностях микробной ДНК за последние 11 лет. Они обнаружили, что более 40% образцов были из Соединенных Штатов — почти в пять раз больше, чем из любой другой страны, сообщают ученые в PLOS Biology.

Сравнив исследования образцов с населением каждого региона было обнаружено, что Европа и Северная Америка предоставили более 71% всех данных, хотя в них проживает около 15% населения земного шара, в то время как Центральная и Южная Азия предоставили 1,5% образцов от почти 26% населения Земли. «Очевидно, что наше понимание микробиома человека не включает большинство людей», — говорит Абдилл. Наше исследование является шагом на пути к количественной оценке этого несоответствия.

Клемент Адебамово, эпидемиолог из Университета Мэриленда в Балтиморе, согласен с этим. Авторы оказали большую услугу, подчеркнув масштаб проблемы, — говорит он.

Отсутствующие микробиомы

Чтобы понять, как микробы, влияют на наше здоровье, исследователи секвенируют их ДНК. Но большинство людей в мире недостаточно представлены в данных.

График совокупности данных образцов микробиома кишечника по регионам мира

Совокупные образцы микробиома по регионам мира. По оси абсцисс указан год, а по оси ординат – совокупные образцы микробиома, доступные на конец этого года. Цвета обозначают совокупные образцы микробиома из каждого региона мира. Цветная полоса справа от графика указывает долю населения мира, проживающего в каждом из регионов, используя те же цвета.

Из без того редкое представительство развивающихся стран отражает низкий уровень финансирования исследований, отсутствие современных технологий и небольшое количество людей, обученных анализу образцов, говорит Клемент Адебамово, который помогает своим коллегам в Институте вирусологии человека в Нигерии. Страны также могут ставить в приоритет исследовательские усилия в области более насущных потребностей, таких как малярия.

Глобальное представление данных микробиома кишечника по странам

Относительные данные исследований микробиома человека по странам. Цвет каждой страны указывает на ее вклад в набор данных микробиома человека относительно ее доли в населении мира. Красным цветом отмечены страны, которые излишне представлены по отношению к их населению, синим цветом отмечены страны, с недостаточным объёмом данных о микробиоме кишечника человека. Страны с нулевой выборкой отмечены темно-синим цветом.

Стоимость оборудования для идентификации бактерий является серьезным препятствием. «Нам очень трудно получить доступ к этим технологиям”, — говорит Пабло Харрин Вальядарес, биолог из Национального института биоразнообразия в Кито, Эквадор, который возглавляет проект «Эквадорский микробиом». Бюрократия также может задержать получение разрешений, необходимых для отбора проб. Вопрос для нас в том, чтобы наверстать упущенное и сократить отставание.

Нехватка специалистов по обработке данных является еще одним препятствием в развивающихся странах, говорит Виктор Пилро, эколог по молекулярной микробиологии из Федерального университета Лавра и координатор бразильского проекта «Микробиом». Он, Харрин Вальядарес и другие исследователи надеются привлечь финансирование из частного сектора и иностранных организаций.

Рен Блехман, Роб Найт и другие указывают на консорциум «Наследственность и здоровье человека в Африке» (H3Africa), который способствовал развитию геномной науки в регионе, в качестве примера местных групп, улучшающих отбор проб и обмен данными. Адебамово, возглавляющий Африканский совместный центр исследований микробиома и геномики H3Africa (ACCME), говорит, что консорциум помог африканским исследователям создать инфраструктуру и экспертные знания, а теперь изучает микробное разнообразие и его влияние на здоровье человека.

Для Марии Глории Домингес-Белло, исследователя микробиома из Университета Рутгерса в Нью-Брансуике, наличие образцов микробиоты населения по всему миру имеет важное значение для понимания не только болезней, но и человеческой истории и разнообразия. “Наши микробиомы — это совместно эволюционировавшие сущности”, — говорит она. Это геномы, которые принадлежат нам в том смысле, что мы не можем жить без них, а они не могут жить без нас. Она, Роб Найт и другие основали банк микробиоты в Базеле, Швейцария, целью которого является сохранение образцов микробиома со всего мира, проект, аналогичный хранилищу семян урожая на случай глобальной катастрофы.

Используемая литература

  1. Региональные различия ограничивают применение эталонных диапазонов здорового кишечного микробиома и моделей заболеваний Nature Medicine 24, pages1532–1535 (2018) Статья
  2. Сезонные циклы в кишечном микробиоме охотников-собирателей племени Хадза в Танзании Science 25 августа 2017 г.  Том 357 , выпуск 6353 • стр. 802 — 806  DOI: 10.1126/science.aan4834
  3. Дополнительные таблицы и наборы данных, связанные с публикацией PLOS Biology «В общедоступных данных о микробиоме человека преобладают высокоразвитые страны». DOI: 10.5281/zenodo.5351179

Читайте также: