Hayvan bağırsağındaki mikrobiyal topluluklarla ilgili anlayışımız zamanla gelişti. Mikrobiyom bilimindeki son gelişmeler, bağırsak mikrobiyotasını basitçe “iyi” veya “kötü” bakterilere indirgemek yerine bizi bakış açımızı değiştirmeye teşvik ediyor. Sıralama ve ‘omik devrimleri’ ile artık mikrobiyotanın gerçekleştirdiği işlevleri, ürettiği metabolitleri, birbirleriyle ve konakçılarıyla nasıl etkileşime girdiğini ölçmek mümkün. Odak noktası taksonomiden metagenoma (mikrobiyotadaki genlerin toplanması) doğru kayıyor. Bağırsak metagenomu, mikrobiyomun bir topluluk olarak gerçekleştirebileceği işlevleri karakterize eder. Yararlı bir benzetme mikrobiyomu bir orkestra olarak düşünmektir. Mikrobiyota müzisyenlerdir ve metagenom orkestranın çalabileceği tüm olası müziklerdir (Şekil 1).

 

Mikrobiyom

Taksonomiye odaklanmak mikrobiyomun önemli bir özelliğini gözden kaçırmaya neden oluyor: İşbirliği. Mikrobiyomun işlevselliği, hangi mikroorganizmaların mevcut olduğundan çok birlikte ne yaptıklarına bağlıdır.

2010’ların başında İnsan Mikrobiyomu Projesi’nde bağırsak mikrobiyomu hakkında önemli bir nokta keşfedildi (Huttenhower ve diğerleri, 2012). Bilim insanları mikrobiyotanın taksonomik profilinin, diyet veya etnik kökene göre düzeltme yapıldıktan sonra bile sağlıklı bireyler arasında önemli ölçüde farklılık gösterdiğini bildirdi. Ancak mikrobiyomun işlevselliğini belirleyen yolların bireysel olarak korunduğunu buldular. Aynı özellik hayvanlar için de geçerlidir.

Bilim camiası bağırsak mikrobiyomunun bir mikroorganizma koleksiyonundan daha fazlası olduğunu kabul ederek, daha ziyade belirli işlevlere uyarlanmış bir hücre grubu olarak görülmesi gerektiğinin altını çizdi. Bağırsak mikrobiyomunun önemli işlevleri (Şekil 2), vücuttaki diğer sistemlerle etkileşim içindedir ve belirli fizyoloji ve patolojilere sahiptir.

 

Mikrobiyomu işlevsel bir birim olarak düşünmek karmaşıklığı azaltır. Odak noktası gün geçtikçe yüzlerce veya binlerce mikroorganizma türündeki karmaşık değişiklikleri anlamaya çalışmak yerine, temel işlevlerin (yolların) etkili bir şekilde yerine getirilmesini ve performansı, sağlığı ve sürdürülebilirliği en üst düzeye çıkaracak şekilde modüle edilmesini sağlamaya kayıyor.

Mikrobiyomun potansiyelini kullanmak

Mikrobiyom tek tek hücreleriyle değil işlevleriyle değerlendirilmelidir. Bu işlevlerin toplamına, mikrobiyomun tüm metabolik yollarını tanımlayan fonksiyonel metagenom adı verilir. Tüm genom dizilimi gibi gelişmiş moleküler biyoloji araçlarının veri bilimi ile birlikte kullanılması, metagenomun tamamını ortaya çıkarmıştır.

Mikrobiyomu anlamaya yönelik bu tür yaklaşımlar; nitrojen veya karbonu daha etkili bir şekilde kullanmak için yolları modüle etmek, emisyonları azaltmak, bağışıklık homeostazisini arttırmak, hayvan metabolizmasını ve davranışını modüle etmek veya epitelyal gelişimi beslemek gibi geçmişte dikkate alınmayan olasılıkların önünü açtı. Bu da, bağırsak sağlığı katkı maddelerinin geliştirilmesine yönelik spesifik olmayan bir yaklaşımdan; sağlık, refah, performans ve sürdürülebilirlik sorunlarını daha doğru ve tutarlı bir şekilde çözebileceğimiz yeni, daha hedefe yönelik bir yaklaşıma geçmek anlamına geliyor.

Moleküler biyoloji ve veri bilimindeki teknolojik gelişmelerin yanı sıra, bunu gerçeğe dönüştürecek kritik bir faktör daha var. Antibiyotiklerin hayvan beslenmesinden çıkarılması yönündeki geri dönüşü olmayan eğilim, endüstrinin mikrobiyoma bakışını değiştirdi. Antibiyotiklerin diyetlerden çıkmasıyla besleme uzmanları mikrobiyomu bir sınırlama olarak değil, sistemin büyük potansiyele sahip önemli bir parçası olarak görmeye başladı.

Mikrobiyomun kararlı metagenomik fonksiyonundan yararlanmak, hayvan biliminde bir sonraki sınırdır. Amacımız müzisyenleri değiştirmekten ziyade müziği akort etmektir. Arayışımız, mevcut organizmaları besleyecek yeni organizmalar veya yiyecekler değil, mikrobiyom işlevini hayvanın, çevrenin ve müşterilerimizin sağlığına ve üretkenliğine fayda sağlayacak şekilde yönlendiren bir şeftir.

Yazan: Dr. Maria Walsh , DSM