Masih banyak yang harus dilakukan

Minggu ini menandai peringatan 10 tahun survei besar pertama keanekaragaman mikroba dalam tubuh manusia, yang diterbitkan di sifat pemarah oleh konsorsium Human Microbiome Project (HMP), di mana saya menjadi anggotanya.

Sebelum itu, ahli mikrobiologi mengetahui bahwa tubuh menampung sejumlah besar mikroorganisme — campuran bakteri yang memabukkan, bersama dengan archaea, jamur, dan virus, yang tersebar di kulit, mulut, dan usus — bersama-sama disebut mikrobioma. Namun hingga 2012, kami kekurangan inventaris.

Faktanya, inventaris ini – indikator 10 triliun sel milik ribuan spesies, dengan berat total 200 gram per orang – masih belum lengkap. Sudah waktunya untuk membangun pekerjaan awal ini (Konsorsium Proyek Mikrobioma Manusia sifat pemarah 486, 207-214; 2012), dan pembaruan proyek untuk mewakili umat manusia dalam segala kerumitannya.

Butuh waktu lama untuk melakukan ini sejak dini, dan laju perubahan selama 10 tahun terakhir sangat mengejutkan. Hanya setelah teknologi sekuensing genetik throughput tinggi — pertama kali dikembangkan untuk memeriksa genom manusia — murah dan cukup mudah digunakan, HMP dapat dimulai.

Setelah diluncurkan pada tahun 2007, konsorsium mengurutkan DNA mikroba yang ditemukan di dan pada 242 orang dari dua kota Amerika – Boston, Massachusetts, dan Houston, Texas, dipilih karena kedekatannya dengan dua pusat pengurutan terkemuka pada saat itu, MIT dan Harvard Universitas dekat Boston, dan College of Baylor Medicine di Houston. Kegiatan kami didanai oleh US National Institutes of Health Joint Fund, dan proyek tersebut menarik para ahli bioinformatika akademik untuk mikrobioma untuk mengerjakan data setelah kami membuatnya.

Hasilnya adalah katalog lengkap pertama dari mikrobioma manusia Amerika yang utuh: daftar lengkap gen yang ada dalam mikrobioma usus. HMP menunjukkan bahwa organisme seluler dalam usus terdiri dari ribuan spesies, dengan jejak genetik 150 kali ukuran genom manusia. Pada akhirnya, kelimpahan ini membuat para ahli biologi memandang mikrobioma sebagai “genom kedua” yang diperoleh secara ekologis, yang tersembunyi dalam inang manusia.

Sepuluh tahun kemudian, kami tahu banyak. Mikrobioma sangat penting untuk berfungsinya tubuh kita, dan merupakan kunci untuk mencerna makanan dan menangkis patogen. Percobaan pada tikus telah menunjukkan bahwa komposisi mikrobioma mempengaruhi tingkat keterlibatan sosial dan kecemasan. Penyakit umum seperti penyakit kardiovaskular dan obesitas dikaitkan dengan mikrobioma yang berbeda. Bagaimana anak-anak memperoleh mikrobioma mereka – dan apa yang mempengaruhi perkembangan mikrobioma – juga menjadi lebih jelas.

(Mengingat betapa pentingnya mikroba bagi kesehatan kita, saya masih merasa heran bahwa kita menjalankan begitu banyak fungsi bagi banyak organisme yang kita ambil dari lingkungan kita, sejak lahir.)

Kami juga memiliki banyak pertanyaan akademis yang belum terjawab. Dari mana mikrobioma pertama kali berasal dalam evolusi manusia? Bagaimana mikroba manusia berbeda dari primata, mamalia, atau hewan pada umumnya? Bagaimana mikrobioma ditularkan dari satu orang ke orang lain? Dan apa artinya mengubah pola makan dan gaya hidup steril bagi kesehatan mikrobioma jangka panjang?

Analisis pertama sepuluh tahun lalu, merekrut orang hanya dari dua kota di Amerika, gagal total untuk menangkap keragaman sebenarnya dari mikrobioma manusia. Kita sekarang tahu bahwa orang-orang di Eropa dan Amerika Utara memiliki mikrobioma yang kurang beragam daripada orang-orang di daerah yang kurang berkembang – tetapi sangat sedikit yang diketahui tentang perbedaan antara kelompok manusia.

Dan bahkan lebih sedikit yang diketahui tentang banyak hewan lain yang mengandung massa. Kita tahu bahwa mikroba hewan penangkaran berbeda dari mikroba hewan yang hidup di alam liar, dengan cara yang sama seperti mikroba manusia industri berbeda dari mikroba non-industri. Tetapi sebagian besar dari apa yang kita ketahui tentang mikroba hewan berasal dari studi tentang hewan penangkaran. Saat kita kehilangan keanekaragaman hewan karena perubahan global yang cepat, kita juga kehilangan keanekaragaman mikrobioma.

Mempelajari lebih banyak akan membutuhkan konsorsium baru, mengambil sampel ribuan orang dan hewan. Kami membutuhkan ahli biologi satwa liar dan ilmuwan mikrobioma yang bekerja berdampingan, dengan kru di seluruh dunia. Sepuluh tahun yang lalu, analisisnya sangat baru dan sulit sehingga kami tidak terlalu memikirkan untuk mendapatkan sampelnya. Sekarang, mendapatkan sampel dari sumber global harus mendorong prosesnya.

Beberapa mungkin bertanya-tanya mengapa kita membutuhkan konsorsium baru yang besar dan mahal sementara data sudah mengalir — satu studi pada satu waktu, dilakukan oleh laboratorium yang bekerja sendiri. Tetapi industrialisasi bergerak cepat, dan kekuatan ekonomi modern memiliki potensi untuk memberantas keanekaragaman mikroba lebih cepat daripada yang dapat diamati.

Sebuah konsorsium baru akan memungkinkan para ilmuwan untuk akhirnya mengisi peta mikrobioma. Ini seperti sensus manusia: Jangan menunggu setiap kota melaporkan jumlah populasi mereka; Anda membuat satu upaya bersama untuk melakukannya secara konsisten dan cepat sebelum berubah.

Analisis baru yang ekstensif tentang keragaman mikrobioma manusia, dan mikrobioma vertebrata yang lebih luas, akhirnya akan menempatkan data spesies kita dalam konteks pohon kehidupan. Hanya dengan begitu kita dapat benar-benar memperluas label “manusia” ke mikrobioma.

konflik kepentingan

Penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan.