Новые биомаркеры рака спрятаны под языком: революционное открытие японских исследователей

Учёные сделали неожиданное открытие в области микробиома: почти у 74% людей во рту присутствуют ранее неизвестные гигантские кольцевые ДНК, которые получили название Inocle. Эти элементы долгое время оставались скрытыми, так как стандартные методы секвенирования не позволяли восстановить столь крупные структуры.

Новая глава в изучении микробиома

Хотя кажется, что медицина уже хорошо изучила человеческий организм, открытия последних лет доказывают обратное. Так, недавно учёные нашли новые мелкие органы, а сегодня активнее всего развивается направление исследований микробиома. Оно включает не только кишечные бактерии, но и микрофлору полости рта, где скрываются ещё неизученные механизмы.

Вдохновившись открытием внехромосомной ДНК в почве, исследователи из группы Ютаки Судзуки (Токийский университет) изучили образцы слюны с помощью секвенирования нового поколения. Метод позволил удалять человеческую ДНК, составляющую до 95% материала, и выделять бактериальные последовательности. Это стало прорывом и позволило собрать полные геномы Inocle.

Что такое Inocle

"Мы знаем, что во рту обитает огромное количество разных бактерий, но до сих пор не понимаем, какую работу многие из них выполняют и как именно они это делают. В ходе наших исследований мы нашли Inocles — это пример внехромосомной ДНК… Это как если бы к книге скрепкой были приколоты дополнительные странички с комментариями", — пояснил биоинформатик Юя Кигучи.

Название Inocle образовано от Insertion sequence encoded; oral origin; circle genomic structure - "кольцевой геномный элемент из ротовой полости, кодирующий последовательности вставки".

Хозяином этих ДНК оказалась бактерия Streptococcus salivarius - один из обычных обитателей человеческого рта. Средний размер генома Inocle — около 350 килобаз, что делает их крупнейшими из известных внехромосомных элементов. Для сравнения: плазмиды редко превышают несколько десятков килобаз.

Зачем нужны гигантские кольцевые ДНК

Inocles содержат гены, связанные с:

• устойчивостью к окислительному стрессу;
• репарацией повреждений ДНК;
• адаптацией клеточной стенки к неблагоприятным условиям.

Это указывает на их возможную роль в выживании бактерий и в устойчивости микробиома к стрессам.

Значение для медицины

Учёные предполагают, что наличие Inocle может быть связано не только с особенностями здоровья полости рта, но и с серьёзными заболеваниями. Уже появились намёки на то, что эти элементы могут служить биомаркерами рака.

"Несмотря на то, что микробиом ротовой полости изучается давно, из-за технологических ограничений Inocles оставались всё это время незамеченными. Теперь можно исследовать, как они влияют на взаимоотношения между человеком, его микробами и здоровьем рта", — отметил Кигучи.

Следующий шаг — разработка стабильных методов культивирования бактерий с Inocle, что позволит понять, могут ли эти элементы передаваться между людьми и каким образом влияют на развитие кариеса и заболеваний дёсен.

Три интересных факта

1. Доля человеческой ДНК в слюне превышает 95%, что раньше мешало выделять микробные геномы полностью.
2. Streptococcus salivarius считается "дружественной" бактерией: она участвует в формировании здоровой микрофлоры рта.
3. Геномы Inocle в десятки раз больше обычных плазмид, что делает их рекордсменами среди внехромосомных элементов.