Ilmuwan UC San Diego mengembangkan microbeMASST, alat baru yang secara signifikan memajukan penelitian metabolisme mikroba dengan mengidentifikasi mikroba dan ciri-ciri metaboliknya. Terobosan ini dapat mengubah pendekatan kita terhadap studi kesehatan dan lingkungan. Kredit: SciTechDaily.com
Menggunakan database lebih dari 60.000 mikroorganisme yang dikurasi oleh para peneliti dari seluruh dunia, alat pencarian baru ini langsung mencocokkan mikroba dengan metabolit yang mereka hasilkan.
Para peneliti dari Universitas California San Diego, sebagai bagian dari kolaborasi besar dengan para ilmuwan di seluruh dunia, telah mengembangkan alat pencarian baru untuk membantu para peneliti lebih memahami metabolisme mikroorganisme. Mikroba adalah pemain kunci dalam hampir semua sistem biologi dan lingkungan, namun keterbatasan teknik yang digunakan saat ini untuk mempelajari metabolisme mikroba menyulitkan untuk menguraikan interaksi dan aktivitasnya.
Penelitian baru, diterbitkan 5 Februari 2024, di Mikrobiologi Alamsecara langsung mengatasi keterbatasan ini, yang pada akhirnya dapat mengubah pemahaman kita mengenai kesehatan manusia dan lingkungan.
Sebuah Lompatan Maju dalam Studi Mikroba
“Manusia berjalan di ekosistem yang jumlah mikrobanya jauh melebihi kita, namun kita hanya tahu sedikit tentang metabolit yang dihasilkan mikroba,” kata penulis studi senior Pieter Dorrestein, PhD, profesor farmakologi dan pediatri di UC San Diego School of Medicine dan profesor di Skaggs. Sekolah Farmasi dan Ilmu Farmasi di UC San Diego. “Teknologi ini memungkinkan kita mencocokkan mikroba dengan tanda metabolik yang mereka hasilkan tanpa sepengetahuan sebelumnya, yang merupakan lompatan besar dalam kemampuan kita mempelajari mikroorganisme dan hubungan rumitnya dengan manusia dan ekosistem.”
Alat terobosan ini, yang oleh para ilmuwan disebut microbeMASST, dikembangkan oleh para ilmuwan di Collaborative Microbial Metabolite Center UC San Diego, sebuah inisiatif yang didukung NIH yang bertujuan untuk membangun gudang data metabolomik mikroba yang dikurasi secara internasional untuk membantu para peneliti mempelajari interaksi kompleks antar mikroba. dan manusia.
Dampak terhadap Kesehatan Manusia dan Lingkungan
Mikroba yang bermanfaat memainkan peran penting dalam kesehatan manusia dengan mengkolonisasi area tertentu di tubuh, termasuk kulit, tempat mereka melindungi kita dari patogen eksternal, dan usus, tempat mereka berkontribusi pada fungsi penting seperti penyerapan nutrisi dan mengatur sistem kekebalan tubuh. Terganggunya komunitas mikroba dalam tubuh kita dikaitkan dengan berbagai macam penyakit.
“Sumber daya ini akan membantu kita secara mekanis menginterogasi peran mikrobioma dalam kondisi kesehatan seperti penyakit hati, penyakit radang usus, diabetes, aterosklerosis, dan lainnya,” tambah Dorrestein.
Mikroba juga merupakan pusat proses lingkungan yang penting, seperti siklus karbon dan nitrogen. Ketika komunitas mikroba yang terlibat dalam proses ini terganggu, ekosistem akan semakin sulit mendaur ulang nutrisi, sehingga menyebabkan berbagai ketidakseimbangan ekologi yang merusak.
Karena perannya yang penting dalam lingkungan dan interaksinya dengan organisme yang lebih besar, metabolisme mikroba merupakan kekuatan pendorong di hampir semua aspek biologi. Namun, potensi metabolisme komunitas mikroba yang sangat besar sering diabaikan dalam eksperimen modern, yang umumnya hanya melihat metabolisme mikroba dari sudut pandang yang luas.
“Salah satu tantangan mempelajari mikroba pada tingkat molekuler adalah sulitnya membedakan mikroba mana yang menghasilkan molekul mana kecuali Anda sudah mengetahui apa yang Anda cari,” kata penulis pertama Simone Zuffa, peneliti pascadoktoral yang bekerja dengan Dorrestein. “Jika Anda menganggap koloni mikroba sebagai pesta yang ramai dengan banyak orang berbicara, eksperimen kami saat ini hanya dapat merekam suara, namun kami ingin mencari cara untuk menguraikan audio tersebut untuk mengetahui siapa yang mengatakan apa.”
microbeMASST: Alat Terobosan
Untuk membantu menghasilkan alat pencarian baru, yang oleh para peneliti disebut microbeMASST, para peneliti dari Collaborative Microbial Metabolite Center di UC San Diego mengumpulkan lebih dari 100 juta titik data dari 60.000 sampel mikroba berbeda, yang dikumpulkan oleh para ilmuwan dari seluruh dunia. Basis data ini telah dikurasi dengan cermat berdasarkan kontribusi komunitas dan kurasi metadata, serta mencakup mikroba dari tumbuhan, tanah, lautan, danau, ikan, hewan darat, dan manusia.
Dengan melakukan referensi silang sampel eksperimental dengan perpustakaan mikroba individu yang sangat besar, microbeMASST dapat mendeteksi mikroba mana yang ada dalam sampel tersebut.
“Saat ini belum ada alat yang dapat melakukan hal ini, dan alat kami dapat melakukannya dalam hitungan detik,” tambah Zuffa.
Potensi Transformatif untuk Ilmu Hayati
Karena microbeMASST dapat mengidentifikasi mikroba dalam sampel tanpa sepengetahuan sebelumnya, para peneliti yakin bahwa penerapan teknologi ini meluas ke berbagai bidang biologi, seperti akuakultur, pertanian, bioteknologi, dan mempelajari kondisi kesehatan yang dimediasi mikroba.
“Kami mengantisipasi bahwa microbeMASST akan menjadi sumber daya transformatif bagi komunitas riset ilmu hayati,” kata Dorrestein. “Selanjutnya, alat ini akan semakin berkembang seiring berjalannya waktu ketika komunitas mengumpulkan lebih banyak data untuk dijadikan referensi sistem.”
Referensi: “microbeMASST: alat pencarian spektrometri massa yang diinformasikan secara taksonomi untuk data metabolomik mikroba” oleh Simone Zuffa, Robin Schmid, Anelize Bauermeister, Paulo Wender P. Gomes, Andres M. Caraballo-Rodriguez, Yasin El Abiead, Allegra T. Aron, Emily C. Gentry, Jasmine Zemlin, Michael J. Meehan, Nicole E. Avalon, Robert H. Cichewicz, Ekaterina Buzun, Marvic Carrillo Terraces, Chia-Yun Hsu, Renee Oles, Adriana Vasquez Ayala, Jiaqi Zhao, Hiutung Chu, Mirte CM Kuijpers , Sara L. Jackrel, Fidele Tugizimana, Lerato Pertunia Nephali, Ian A. Dubery, Edwin Madala, Leticia Veras Costa-Lotufo, Norberto Peporine Lopes, Paula Rezende-Teixeira, Paula C. Jimenez, Bipin Rimal, Andrew D. Patterson, Matthew F. Traxler, Rita de Cassia Pessotti, Daniel Alvarado-Villalobos, Giselle Tamayo-Castillo, Priscilla Chaverri, Efrain Escudero-Leyva, Luis-Manuel Quiros-Guerrero, Alexandre Jean Bory, Juliette Joubert, Adriano Rutz, Jean -Luc Wolfender, Pierre -Marie Allard, Andreas Sichert, Sammy Pontrelli, Benjamin S. Pullman, Nuno Bandeira, William H. Gerwick, Katia Gindro, Joseph Massana-Codina, Berenike C. Wagner, Karl Forchhammer, Daniel Petras, Nicole Aiosa, Neha Garg, Manuel Liebeke , Patrick Bourceau, Kyo Bin Kang, Henna Gadhavi, Luiz Pedro Sorio de Carvalho, Mariana Silva dos Santos, Alicia Isabel Perez-Lorente, Carlos Molina-Santiago, Diego Romero, Raimo Franke, Mark Brönstrup, Arturo Vera Ponce De Leon, Phillip Byron Pope, Sabina Leanti La Rosa, Giorgia La Barbera, Henrik M. Roager, Martin Frederik Laursen, Fabian Hammerle, Bianka Siewert, Ursula Peintner, Cuauhtemoc Licona-Cassani, Lorena Rodriguez-Orduña, Evelyn Rampler, Felina Hildebrand, Gunda Koellensperger, Harald Schoeny , Katharina Hohenwallner, Lisa Panzenboeck, Rachel Gregor, Ellis Charles O’Neill, Eve Tallulah Roxborough, Jane Odoi, Nicole J. Bale, Su Ding, Jaap S. Sinninghe Damste, Xue Li Guan, Jerry J. Cui , Kou-San Ju , Denise Brentan Silva, Fernanda Motta Ribeiro Silva, Gilvan Ferreira da Silva, Hector HF Koolen, Carlismari Grundmann, Jason A. Clement, Hosein Mohimani, Kirk Broders, Kerry L. McPhail, Sidney E. Ober-Singleton, Christopher M. Rath, Daniel McDonald, Rob Knight, Mingxun Wang dan Pieter C. Dorrestein, 5 Februari, Mikrobiologi Alam.
DOI: 10.1038/s41564-023-01575-9
Rekan penulis UC San Diego Simone Zuffa, Robin Schmid, Anelize Bauermeister, Paulo Wender P. Gomes, Andres M. Caraballo-Rodriguez, Yasin El Abiead, Jasmine Zemlin, Michael J. Meehan, Allegra T. Aron, Nicole E. Avalon, Nuno Bandeira, William H. Gerwick, Ekaterina Buzun, Marvic Carrillo Terraces, Chia-Yun Hsu, Renee Oles, Adriana Vasquez Ayala, Jiaqi Zhao, Hiutung Chu, Mirte CM Kuijpers, Sara L. Jackrel, Benjamin S. Pullman, Rob Knight, dan Daniel McDonald.
Rekan penulis tambahan meliputi: Alegra T. Aron di University of Denver, Emily C. Gentry di Virginia Tech, Robert H. Cichewicz di University of Oklahoma, Fidele Tugizimana, Lerato Pertunia Nephali dan Ian A. Dubery di Universitas Johannesburg, Edwin Madala di Universitas Venda, Eduarda Antunes Moreira, Leticia Veras Costa-Lotufo, Norberto Peporine Lopes dan Paula Rezende-Teixeira di Universitas Venda, Bipin Rimal, Andrew D. Patterson, Matthew F. Traxler dan Rita de Cassia Pessotti di Universitas Negeri Pennsylvania, Daniel Alvarado-Villalobos, Giselle Tamayo-Castillo, Priscilla Chaverri, Efrain Escudero-Leyva dan Luis-Manuel Quiros-Guerrero, Juliette Joubert, Adriano Rutz, Jean-Luc Wolfender dan Pierre-Marie Allard di Universitas Jenewa ; Andreas Sichert dan Sammy Pontrelli di ETH Zurich; di Universitas Tuebingen, Nicole Aiosa dan Neha Garg. Henna Gadhavi, Luiz Pedro Sorio de Carvalho dan Mariana Silva dos Santos di The Francis Crick Institute, Alicia Isabel Perez-Lorente, Carlos Molina-Santiago dan Diego Romero di Universitas Malaga-Dewan Tinggi Ilmu Penelitian Ilmiah, Giorgia La Barbera dan Henrik M. Roager di Universitas Kopenhagen, Martin Frederik Laursen di Universitas Teknik Denmark, Fabian Hammerle, Bianka Siewert dan Ursula Peintner di Universitas Innsbruck; , Evelyn Rampler, Felina Hildebrand, Gunda Koellensperger, Harald Schoeny, Katharina Hohenwallner dan Lisa Panzenboeck di Universitas Wina; Universitas NottinghamNicole J. Bale, Su Ding dan Jaap S. Sinninghe Damté di Institut Penelitian Kelautan Belanda, Xue Li Guan di Universitas Teknologi Nanyang; Hector HF Koolen di Universitas Negeri Amazonas, Carlismari Grundmann di Universitas São Paulo , Ribeirão Preto, Jason A. Clement dan Baruch S. Blumberg Institute, Hosein Mohimani di Carnegie Mellon University, Kirk Brothers di Departemen Pertanian AS, Kerry L. McPhail di Oregon State University, Sidnee E. Ober-Singleton di Universitas OregonChristopher M. Rath di Emmeryville CA dan Mingxun Wang di Universitas California, Riverside.
Penelitian ini sebagian didanai oleh Institut Kesehatan Nasional (hibah U24DK133658, U19AG063744, 1DP2GM137413, F32AT011475, R01 GM107550, R01 GM137135, U01 DK119702, S10 OD021750, 1R01LM013115, 1R01GM132649, DP1AT010885, T32 DK007202), National Science Foundation (hibah 2152526), Departemen Pertanian AS, Layanan Penelitian Pertanian , Yayasan Penelitian Nasional Korea (hibah NRF-2020R1C1C1004046, NRF-2022R1A5A2021216 dan NRF-2022M3H9A2096191), Dana Sains Austria (hibah P31915), Yayasan Penelitian Jerman (hibah EXC 2124 dan TRR 261), Yayasan Penelitian São Paulo ( hibah #2018/24865-4, #2019/03008-9, #2020/06430-0, #2022/12654-4, #2015/17177-6, #2020/02207-5, #2021/10603-0) , Dewan Nasional untuk Pengembangan Ilmiah dan Teknologi (CNPq), Dewan Penelitian Norwegia (hibah 311913), Yayasan Novo Nordisk (hibah NNF19OC0056246), Dana Penelitian Independen Denmark (hibah 0171-00006B), proyek ERA-Net Cofund BlueBio ( hibah 311913), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas, Fundação de Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Ciência e Tecnologia do Estado de Mato Grosso do Sul – FUNDECT (hibah 71/032.390/2022 dan 311/2022), Betty dan Yayasan Gordon Moore dan Masyarakat Max Planck.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
