Найпоширеніші мікроби на вашій шкірі – це, ймовірно, ті, які не виконують основної роботи.
Людська шкіра підтримує великі спільноти бактерій, грибків і вірусів, які можуть впливати на її захисний бар’єр, імунний захист і загальний стан здоров’я. Однак простий перелік цих організмів не може показати, які з них активні, як вони взаємодіють з навколишнім середовищем або які речовини виробляють.
Дослідники з Інституту геному A*STAR Singapore (A*STAR GIS) і A*STAR Research Skin Labs (A*STAR SRL) розробили спосіб аналізу мікробної РНК, зібраної безпосередньо зі шкіри. Це описано в Біотехнологія природиМетод фіксує не тільки наявність мікробів, активність генів і дає детальний опис поведінки цих спільнот в організмі.
Крім кількості мікробних популяцій
Більшість досліджень мікробіомів шкіри вивчають ДНК. Він може ідентифікувати організми та їхні гени, але не може показати, чи використовуються ці гени чи ні. ДНК також може походити з неактивних або мертвих клітин, тобто велика кількість не обов’язково відображає біологічні ефекти.
РНК забезпечує швидкий запис того, які гени активували мікроби. Однак його важко відновити зі шкіри, оскільки мікробний матеріал є дефіцитним у порівнянні зі зразками з таких середовищ, як кишечник. Генетичний матеріал людини може доповнювати мікробний сигнал, тоді як сама РНК є нестабільною і може швидко деградувати.
Дослідники подолали ці перешкоди за допомогою робочого процесу, розробленого для збагачення мікробної РНК і фільтрації оманливих сигналів. Вони протестували його на п’яти ділянках шкіри у 27 здорових дорослих, поєднавши метатранскриптоміку, яка вимірює активність РНК, і метагеноміку, яка ідентифікує організми за допомогою ДНК.
Найактивніші мікроби не завжди були найпоширенішими
Порівняння виявило разючу невідповідність між населенням і діяльністю. Cutibacterium acnes Від 46% до 90% мікробної ДНК було присутнє на більшості ділянок за межами перетинки пальців, але лише від 2% до 31% РНК бере участь. Навпаки, Маласезія гриби і Стафілокок бактерії виробляли несподівано велику частку мікробних транскриптів, хоча іноді набагато менш помітні в даних ДНК.
Це означає, що мікроб, який здається незначним у звичайних дослідженнях, може відігравати важливу роль. Таким чином, вимірювання активності може допомогти дослідникам відрізнити організми, які просто займають шкіру, від тих, які активно формують її хімію та мікробну спільноту.
Мікробна активність також різко різнилася в різних частинах тіла. Мікроби змінили свою генну активність на шкірі голови, щоці, передпліччі, внутрішній стороні ліктя та великому пальці, пропонуючи різні комбінації масел, вологи, поживних речовин та впливу навколишнього середовища.
Наприклад, на шкірі голови та щоках мікроби експресували різні гени, пов’язані з ліпідами, коли вони адаптувалися до специфічних масел, присутніх у кожному місці. Організми в перетинках пальців ніг показали активність, адаптовану до вологого середовища, багатого потом, тоді як мікроби в відкритих руках посилили гени, залучені до захисту від окисного стресу. Така місцева спеціалізація може пояснити, чому акне, екзема, псоріаз та інші шкірні захворювання мають тенденцію вражати певні частини тіла.
Хімічна війна на шкірі
Команда також виявила гени, які використовуються для виробництва антимікробних речовин безпосередньо в шкірі людини. Серед них були раніше неохарактеризовані бактеріоцини, сполуки, які бактерії можуть застосовувати проти мікробних суперників. Деякі з них були експресовані на рівнях, порівнянних з відомими антимікробними генами, які можуть бути активними учасниками підтримки екологічного балансу шкіри.
Порівнюючи експресію генів зі змінами в чисельності мікробів, дослідники ідентифікували понад 20 генів, які можуть бути посередниками між організмами шкіри. Ці відкриття є потенційними відправними точками для відкриття природних антимікробних молекул або розробки терапій, спрямованих на вибрані мікроби, не порушуючи мікробіом.
Доктор Чіа Мінхао, старший науковий співробітник A*STAR GIS, сказав: «Завдяки цьому робочому процесу ми тепер можемо бачити, що насправді роблять шкірні мікроби на шкірі. Це дає нам краще уявлення про те, як мікробні спільноти працюють, адаптуються до різних місць на шкірі та потенційно впливають на здоров’я та захворювання».
Нові докази для дослідження захворювань шкіри
Робочий процес тепер можна поєднати з геномікою, моделюванням метаболізму та культуральними експериментами, щоб дослідити, як мікробна активність впливає на шкіру людини. Дослідники можуть використовувати його для ідентифікації шляхів, пов’язаних із захворюванням, пошуку корисних мікробних молекул і перевірки того, чи відбуваються зміни в активності генів до або під час появи симптомів.
Це може бути особливо цінним для вивчення акне, екземи та псоріазу, де поведінка знайомих мікробів може бути настільки ж важливою, як і їх кількість. Той самий організм може нешкідливо жити в одній людині чи тій самій ділянці тіла та сприяти запаленню за різних умов, що робить активність потенційно важливою частиною пояснення.
Доктор Ніранджан Нагараджан, заступник директора відділу штучного інтелекту та обчислювальної техніки A*STAR GIS, сказав: «Цей підхід надає дослідникам і клініцистам новий спосіб профілювати мікробну активність у шкірі. Розкриваючи біологічні шляхи, пов’язані з мікробною активністю та здоров’ям шкіри, він може допомогти визначити маркери та механізми, важливі для прогнозу, діагностики та лікування».
Поточне дослідження включало відносно невелику групу здорових дорослих, тому воно ще не визначило, які моделі викликають або передбачають захворювання шкіри. Команда планує удосконалити цю техніку та застосувати її в клінічних дослідженнях, де порівняння здорової та пошкодженої шкіри могло б зрештою підтримати більш точні та персоналізовані підходи до діагностики та лікування.
Посилання: «Метранскриптоміка шкіри розкриває мінливу картину мікробної активності та експресії генів в організмі людини» Мінгао Чіа, Аманда Хуі Ці Нґ, Аарті Равікрішнан, Ахмед Назрі Мохаммад Наїм, Стівен Верн, Джон Коммон і Ніранджан Нагараджан, 28 серпня 2025 р. Біотехнологія природи.
DOI: 10.1038/s41587-025-02797-4
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня SciTechDaily.
Слідкуйте за нами в Google і Google News.
