La nuova tecnologia per comprendere la salute dell’intestino è stata lodata

Florian Schmidt è il vincitore del primo premio di quest’anno Premio per giovani ricercatori di Science & SciLifeLab. Ha ricevuto il premio per il suo “lavoro nello sviluppo di Record-seq, una tecnologia pionieristica che registra in modo non invasivo le interazioni tra la microflora intestinale, contribuendo a una maggiore comprensione della salute gastrointestinale”.

Schmidt vince articolo Implica la modificazione genetica di Escherichia coli (E. coli), un batterio comune nell’intestino umano, facendo in modo che questo batterio registri nel suo DNA l’espressione genica delle interazioni tra l’organismo ospite, la sua dieta e la microflora. A differenza dell’RNA, che è di breve durata e relativamente fragile, il DNA prodotto dai batteri E. coli registra informazioni di epoche diverse che possono poi essere interpretate dalla sequenza fecale dell’organismo ospite. Ciò contribuisce a una maggiore comprensione e trattamento della salute intestinale.

“Il lavoro di Schmidt è altamente fantasioso e rappresenta una pietra miliare. Portando la ricerca dall’idea all’applicazione, la sua ricerca ha portato allo sviluppo di un metodo unico che consente alle cellule sensore batteriche di rilevare i cambiamenti nell’intestino del loro ospite. Monitorando l’interazione tra la microflora e l’ospite, si può comprendere ulteriormente come i batteri influenzano le sottigliezze sulla malattia e sulla salute, afferma Sasha Vignieri, vicedirettore di Scienze.

Sfruttando il sistema immunitario microbico adattivo CRISPR, Schmidt e colleghi hanno sfruttato il complesso CRISPR per acquisire DNA estraneo per sviluppare Record-Seq e adattarlo per memorizzare e registrare le risposte trascrizionali del cDNA per riferire sull’ambiente intestinale.

“Abbiamo utilizzato l’ingegneria biologica per fornire alle cellule del batterio buono E. coli un ‘registratore molecolare’ in grado di convertire l’RNA in sequenze di DNA. Questa trasformazione rende possibile alle nostre cellule di rilevamento di ‘registrare’ trascrizioni in rapida evoluzione nel DNA come modulo di archiviazione permanente e quindi salvare le informazioni sulla trascrizione.” spiega Schmidt.

metodo di ottimizzazione

Record-seq non era originariamente destinato allo studio del microbiota intestinale, afferma Schmidt. Ma quando è stato scoperto il potenziale della tecnologia per studiare la storia del DNA dei batteri, Florian Schmidt, insieme ai colleghi Tanmay Tana e Jacob Zimmerman del gruppo Randall Platt e al gruppo di Andrew MacPherson, ha iniziato a lavorare sull’utilizzo di Record-sec per studiare i batteri nell’intestino.

Gli attuali metodi di esame del tratto gastrointestinale sono la chirurgia per misurare l’attività intestinale e gli esami delle feci o del sangue, che non forniscono informazioni sulla situazione effettiva nell’intestino. Modificando le cellule di E. coli utilizzando la tecnologia Record-seq, i ricercatori stanno ottenendo una visione non invasiva delle parti prossimali dell’intestino e degli adattamenti e del comportamento della microflora.

“Altri ricercatori hanno sviluppato biosensori in grado di rilevare la presenza di una molecola specifica, ma sono progettati per registrare la presenza o l’assenza di qualche molecola, ma non vedono nient’altro”, spiega Schmidt. “Con record-seq, rimuoviamo le loro bende e tutto ciò con cui i batteri interagiscono e modificano il loro comportamento può essere registrato”.

La speranza, afferma Schmitt, è che i ricercatori possano ora utilizzare record-seq come strumento per scoprire biomarcatori importanti per l’assorbimento dei nutrienti e le malattie. In futuro, ciò potrebbe consentire investimenti più trasformativi nella diagnosi e nel trattamento.

Il futuro della salute intestinale

Schmidt e colleghi hanno nutrito topi con batteri E. coli modificati per testare la “registrazione” trascrizionale all’interno dell’intestino. I ricercatori hanno ottenuto le informazioni sequenziando le cellule di sequenziamento del DNA dalle feci dei topi e quindi sono stati in grado di esaminare ciò che i batteri E. coli hanno registrato modificando la dieta dei topi.

Record-seq è stato in grado di mostrare come i batteri E. coli si sono adattati a diverse diete in diverse parti dell’intestino che RNA-seq non riusciva a trovare prima. Ad esempio, i ricercatori hanno visto che in un gruppo di topi alimentati con una dieta a base di amido – simile a una dieta umana ricca di carboidrati – E. coli interagiva direttamente con una maggiore quantità di atomi di carbonio presenti nei carboidrati veloci rispetto alla fibra più alta. dieta.

“La nostra scoperta di E. coli in realtà ha iniziato a nutrirsi del muco intestinale dell’ospite – in questo caso il topo – piuttosto che dei carboidrati della dieta, scomponendo gli acidi glicolici dall’intestino”, afferma Schmidt.

Nuove intuizioni sulla vita segreta della microflora intestinale sono incredibilmente complesse e le serie Record-seq aprono nuove opportunità per comprendere come l’assorbimento dei nutrienti, l’infiammazione e le interazioni microbiche nel tratto gastrointestinale contribuiscono alla salute e alle malattie.

“Pensa a tutte le malattie che colpiscono il sistema digestivo e che possiamo usare la loro conoscenza per studiare come le persone rispondono a diete diverse. Le differenze tra il modo in cui individui diversi rispondono a diete diverse sono sorprendentemente grandi e possono anche contribuire a condizioni patologiche come come malnutrizione e obesità. Record può essere utilizzato per indagare e stabilire migliori basi terapeutiche per queste malattie e identificare anche casi di intolleranze alimentari”, afferma Schmidt.

Scienze Lo SciLifeLab Prize & Young Scientists vorrebbe richiamare l’attenzione sul fatto che la nostra società si basa sulla ricerca. Scienze SciLifeLab vuole incoraggiare i giovani ricercatori a continuare nei loro campi di ricerca per tutta la loro carriera scientifica. Il vincitore del primo premio riceverà un premio di US $ 30.000 e il suo articolo sarà pubblicato in Scienze Il 25 novembre.

“Quello che mi stupisce dei vincitori Scienze & SciLifeLab nel corso degli anni è la loro capacità di spiegare chiaramente le loro entusiasmanti scoperte scientifiche e di inserirle in un contesto più ampio in biologia, medicina e sfide sociali. Questo è vero anche quest’anno, con tre articoli che descrivono diversi tipi di ricerca sui microbi e un articolo su come una proteina coinvolta nella crescita cellulare controlla i tessuti sani e malati. Noi di SciLifeLab siamo entusiasti di far parte del premio e speriamo che l’onore faccia avanzare la carriera dei vincitori – la prossima generazione di leader della ricerca – e contribuisca a diffondere la conoscenza della loro ricerca. Congratulazioni a tutti e quattro i vincitori del premio di quest’anno, afferma il direttore di SciLifeLab Ole Kalioniemi.

VINCITORE 2022

Stefania Moreno Gamez Assegnato a lui articoloCome si muovono i batteri nei diversi ambienti? Moreno Gamez ha conseguito una laurea presso l’Universidad de Los Andes e un dottorato di ricerca presso l’Università di Groningen e l’ETH di Zurigo. Attualmente è Postdoctoral Fellow presso il Massachusetts Institute of Technology. La sua ricerca si concentra su come i glicani dietetici e derivati ​​dall’ospite modellano le dinamiche ecologiche ed evolutive del microbioma intestinale.

James L Daly Assegnato a lui articolo, “Endosomi, recettori e virus”. I diplomi BA e PhD di Daly provengono dall’Università di Bristol. Dopo aver completato gli studi, ha ottenuto il suo Premio Wellcome Early EmploymentFellowship e si è trasferito al Department of Infectious Diseases, King’s College London. La sua attuale ricerca continua a esplorare l’interfaccia molecolare tra recettori neuronali e virus, oltre a esplorare la possibilità di inibizione antivirale di questo processo.

Daniele Simonchi Assegnato a lui articoloRilevazione del decompositore dei cicloni di tipo D. Simoneschis ha conseguito una laurea presso il Manhattanville College, un Master in Filosofia e un dottorato di ricerca. dal Felixcik Institute della New York University (NYU). È Professore Associato presso il Dipartimento di Biochimica e Farmacologia Molecolare della NYU, dove esplora i meccanismi molecolari e cellulari utilizzati dalle ubiquitin ligasi cullina-RING per controllare il ciclo cellulare.

Premio per giovani scienziati Science & SciLifeLab Istituito nel 2013. È un premio internazionale che mira a onorare i ricercatori promettenti all’inizio della loro carriera. Il premio Science and SciLifeLab per giovani ricercatori è stato lanciato come collaborazione tra SciLifeLab e la rivista Scienze/ AAA. partecipare al finanziamento del premio Fondazione Knut e Alice Wallenberg, che è uno dei maggiori finanziatori privati ​​della ricerca scientifica in Europa. Il premio è stato creato per attirare l’attenzione sul fatto che la nostra società si basa su una solida ricerca di base.
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