Ny database skal gjøre det lettere å forske på tarmbakterier og helse

Nå har norske forskere utviklet en slik database, som har fått navnet HumGut. Håpet er at den vil gjøre det betydelig enklere å forske på samspillet mellom tarmbakterier og sykdommer i tiden fremover.   

En ny verden av muligheter 

– Den friske, menneskelige tarmen er nå fullstendig kartlagt. Med denne nye databasen er vi nå forbi oppdagelsesfasen, og går inn i en ny verden av muligheter for å utvikle innovative løsninger for diagnostisering og behandling av ulike sykdommer. Vi er sikre på at HumGut vil tilføre betydelig verdi til forskning og utvikling for både industri og akademia, sier Knut Rudi. Han er professor ved NMBUs fakultet for kjemi, bioteknologi og matvitenskap, og én av forskerne som har vært med på å utvikle databasen.    

Genforskning har de siste årene gitt oss mye kunnskap om det som kalles mikrobiomet i tarmen, altså sammensetningen av bakterier og andre mikroorganismer som lever der. 

Gjennom å analysere bakterienes DNA, har forskere avdekket at tarmfloraen er ulik hos friske mennesker og personer med ulike sykdommer, som for eksempel inflammatorisk tarmsykdom, type 2 diabetes, høyt blodtrykk og tykktarmskreft. Forskjellene kan handle om både ulikt mangfold og sammensetning av bakterier.  

Tarmbakterier knyttes til sykdommer 

Studier på mus har vist at fedme, angst og visse krefttyper lar seg overføre via tarmflora, og forsøk med transplantasjon av avføring fra friske personer til mennesker med inflammatorisk tarmsykdom har vist gode resultater.  

– For 30 år siden visste vi lite om dette. Jo mer vi forsker, jo bedre ser vi hvor viktig bakteriene er for helsen. Hvis de ikke er i balanse – hvis det blir for mye av noen eller hvis noen ikke er der i det hele tatt – så kan det føre til mange sykdommer. Det kommer stadig nye studier som knytter bakteriene i tarmen til forskjellige sykdommer, forklarer Pranvera Hiseni, en annen av forskerne som har vært med på å utvikle HumGut.  

Hun skriver doktorgrad ved NMBU mens hun arbeider hos diagnoseselskapet Genetic Analysis. Samarbeidet om doktorgraden er en såkalt nærings-ph.d. – en ordning der en bedrift og et universitet går sammen om et doktorgradsprosjekt. 

Ufullstendige databaser 

I studier hvor man analyser arvematerialet hos mikroorganismer i tarmen, har mangelen på en omfattende oversikt over bakterienes DNA som kan brukes som referansedatabase, vært en stor flaskehals.  

For å kunne forstå hvordan tarmfloraen til noen med en spesifikk sykdom avviker fra den hos en frisk person, må vi vite hvordan bakteriesammensetningen ser ut hos friske mennesker.  

Nylig er det gjort flere forsøk på å samle informasjon om tarmbakterienes DNA, men hittil har referansedatabasene vært ufullstendige. De har kun dekket rundt halvparten av DNA-sekvenserte mikroorganismer fra tarmen som har vært hentet ut i vitenskapelige studier.  

Har kartlagt de sunne tarmbakteriene 

Med HumGut har forskerne nå utviklet en omfattende, global, referansedatabase over arvematerialet til tarmbakteriene hos friske mennesker. Målet var å skaffe en oversikt over de mest utbredte, sunne bakteriene som lever i tarmen. 

HumGut ble bygget gjennom å sammenligne allerede offentlig tilgjengelig informasjon om arvematerialet til nesten en halv million bakterier, med informasjon om mikrobiomet i tarmen til 3500 friske mennesker over hele verden. Forskerne valgte ut bakterie-DNA som matchet DNA fra bakterieprøvene fra tarmen til de friske menneskene.  

– I løpet av 2019 ble det publisert flere samlinger bestående av hundretusenvis bakterie-genomer sammensatt fra tarmprøver. Ved bruk av nye såkalte MinHash-algoritmer har vi nå klart å sammenligne disse med over hundre milliarder basepar fra tarmsystemet, og rangert hva som forekommer oftest hos friske mennesker, forteller Lars Snipen, førsteamanuensis ved NMBU og del av HumGut-teamet. 

Den nye databasen er på omtrent samme størrelse som andre referansedatabaser som ble brukt tidligere, men har vist seg å være mye mer nøyaktig.  

– Nøyaktig klassifisering av mikrobiotaen i tarmen er avgjørende for å utvikle metoder for målrettet diagnostisering og behandling. Med en nøyaktighet på 95 prosent har HumGut nådd milepælen for å kunne fungere som referansedatabase i denne utviklingen, sier Knut Rudi.   

Tarmbakterier og inflammatorisk tarmsykdom 

Ved hjelp av HumGut kunne forskerne også kartlegge mikrobiomet i tarmen hos mennesker med inflammatorisk tarmsykdom (IBD), en indikasjon på at databasen kan være nyttig også for å kartlegge andre mikrober enn dem som ble brukt for å bygge databasen.  

HumGut vil kunne hjelpe forskere med å identifisere de aller fleste tarmmikrobene i studier over hele verden. Forskerne ser for seg at den skal kunne brukes til metastudier av menneskets tarm for å avdekke ny kunnskap om forholdet mellom mikrobiota og sykdommer.  

Databasen vil bli gjort offentlig tilgjengelig for alle typer forskning innen tarmmikrobiomets øko-system.   

– Å kartlegge genene som finnes i en sunn tarm er en viktig del av det å utvikle ny diagnostikk og bedre behandling. Vi er stolte over å ta del i dette viktige arbeidet sammen med NMBU, sier Ronny Hermansen, administrerende direktør i Genetic Analysis.