Ученые описали вирусы, живущие на коже человека

07.11.201512900

В последние годы ученые достигли значительного прогресса в описании популяций бактерий, которые обитают на коже человека в норме и при различных заболеваниях. Исследователи из Медицинской Школы Перельмана при Университете Пенсильвании (Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania, США) использовали современные методы для изучения популяции вирусов, обитающих на коже человека – так называемого вирома кожи. Результаты исследования, опубликованные в интернет-журнале mBio в прошлом месяце, показали, что большинство ДНК-вирусов, живущих на здоровой коже человека, представляют собой вирусную «темную материю», которая ранее не была описана. Частью исследования было разработать набор методов для анализа вирома, которые теперь стали доступными для ученых.

Не только исследователи, но и обычные люди начинают постепенно осознавать, что микробы обитают на поверхности тела и внутри человека, составляя микробиомы, которые могут иметь решающее значение как в поддержании здоровья, так и в развитии заболеваний. Бактерии, живущие на коже, помогают предотвратить развитие опасных инфекций, участвуют в поддержании иммунитета кожи и заживлении кожных ран, но при определенных обстоятельствах они могут выполнять противоположную роль.

По словам Элизабет А. Грайс (Elizabeth A. Grice), доцента дерматологии из Penn Medicine, одного из авторов исследования, до настоящего момента относительно мало исследований было проведено в области изучения вирусов человека, в частности, из-за технических проблем. Например, мазок с кожи, взятый для анализа, в основном содержит человеческую и бактериальную ДНК, и только небольшое количество генетического материала вируса.

Предыдущие попытки картирования вирусов человека основывались на использовании баз данных известных вирусных генов, чтобы распознать небольшое количество вирусного генетического материала среди бактерий и ДНК человека. Но такой подход, как правило, пропускает многочисленные вирусы, которые не были каталогизированы в базах данных. Используя оптимизированный метод выделения вирусоподобных частиц (virus-like particles, VLP) из мазков кожи, а также протоколы анализа очень малых количеств генетического материала, исследовательская группа приступила к секвенированию и анализу вирусной ДНК независимо от содержания баз данных.

Результаты анализа 16 образцов, полученных от здоровых лиц, оказались неожиданными. Наиболее распространенным вирусом, инфицирующим клетки кожи, оказался папилломавирус человека, вызывающий бородавки и ассоциированный с развитием рака кожи. Однако, большинство обнаруженной ДНК из VLP, не совпадало с генами вирусов, описанных в существующих базах данных. «Более 90% обнаруженных генов относилось к группе так называемой вирусной «темной материи», у них были черты вирусного генетического материала, но не было таксономической классификации», – говорит Грайс. Полученные данные оказались неожиданными для ученых, но они подчеркивают значимость картирования этой неизведанной территории.

Результаты исследования также выявили достоверную взаимосвязь между виромом и микробиомом кожи. Значительная часть обнаруженной вирусной ДНК принадлежала к вирусам из группы фагов, которые инфицируют и длительное время живут внутри бактерий. Грайс и коллеги секвенировали бактериальную ДНК, полученную с кожи 16 людей, и обнаружили, что в ней часто содержались сигнальные маркеры, называемые CRISPR спейсерами, образование которых обусловлено предыдущими вторжениями вирусов-фагов в ДНК бактерий.

Несмотря на то, что большинство нормальных вирусов-резидентов кожи человека на самом деле живут внутри бактерий кожи, эти вирусы могут влиять на здоровье человека, воздействуя на его микробиом. Исследователи из Университета Пенсильвании обнаружили в фаговой ДНК гены, способные усиливать устойчивость бактерии-хозяина к антибиотикам или вызывать опасные инфекции.

Результаты исследования также показали, что кожный виром значительно варьирует в зависимости от области тела. Исследовательская команда Грайс брала мазки с ладоней, лба, подмышек, пупка и других областей человеческого тела, и результаты их исследований продемонстрировали, что, например, наибольшее разнообразие вирома было на сгибах руки.

Исследование позволило получить исходные данные для будущих исследований вирома здоровой кожи и его изменений в результате развития заболеваний. Кроме того, оно позволило получить другим исследователям готовый набор инструментов для проведения подобных исследований: Грайс и ее коллеги опубликовали алгоритмы, которые они разработали для анализа последовательности ДНК. «Это информация находится в свободном доступе, так что люди могут провести свои собственные исследования, или даже воспроизвести наши результаты», – говорит ученый.

В настоящее время Грайс и ее исследовательская команда используют эти методы для изучения геномной изменчивости вирусов кожи, а также изменений в вироме кожи, возникающих в ответ на распространенные факторы, например, ультрафиолетовое облучение и применение антибиотиков.

По материалам Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania

Оригинальная статья:
Geoffrey D. Hannigan, Jacquelyn S. Meisel, Amanda S. Tyldsley, Qi Zheng, Brendan P. Hodkinson, Adam J. SanMiguel, Samuel Minot, Frederic D. Bushman, Elizabeth A. Grice. The Human Skin Double-Stranded DNA Virome: Topographical and Temporal Diversity, Genetic Enrichment, and Dynamic Associations with the Host Microbiome. mBio, 2015; 6 (5): e01578-15 DOI: 10.1128/mBio.01578-15


Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей