У 74% людей во рту есть раннее неизвестные элементы ДНК: влияют ли они на здоровье

Кажется, что наука изучила человеческое тело вдоль и поперёк. Но на самом деле нас до сих пор окружают удивительные открытия. Особенно это касается мира микробов, наших невидимых соседей. Микробиом — целая вселенная микроорганизмов, живущих в симбиозе с человеком, — преподносит сюрприз за сюрпризом. Вслед за интенсивным изучением кишечной микрофлоры настал черёд для ренессанса исследований микробиома полости рта. Именно здесь, в слюне, международная группа учёных совершила прорывное открытие.

Исследователи обнаружили гигантские, ранее неизвестные элементы ДНК, которые назвали "инокли" (Inocles). Эти генетические структуры, по-видимому, играют ключевую роль в том, как бактерии адаптируются к сложной и постоянно меняющейся среде нашей ротовой полости. Это открытие кардинально меняет представление о том, как микроорганизмы колонизируют человека и поддерживают своё существование, что крайне важно для понимания здоровья, болезней и работы всего микробиома в целом.

Что такое инокли и почему их не находили раньше

Обнаружение иноклей стало возможным только благодаря современным технологиям. Традиционные методы секвенирования ДНК работают по принципу "разрежь и собери" — они дробят генетический материал на мелкие фрагменты, а затем учёные пытаются восстановить из них общую картину. Крупные и сложные элементы, такие как инокли, при таком подходе просто терялись, их было невозможно корректно собрать.

Команда под руководством Юя Кигучи применила передовые технологии длинного секвенирования, которые позволяют считывать длинные участки ДНК целиком. Но главный прорыв совершила соавтор исследования Нагиса Хамамото, разработавшая метод preNuc. Эта техника позволяет выборочно удалять человеческую ДНК из образцов слюны, оставляя лишь бактериальную. Это значительно повысило чистоту и качество данных для последующего анализа.

"Мы знаем, что в микробиоме полости рта обитает множество различных видов бактерий, но многие их функции и способы их реализации до сих пор неизвестны", — сказал Кигучи. "Исследуя это, мы обнаружили Inocles, пример внехромосомной ДНК — фрагментов ДНК, которые существуют в клетках, в данном случае в бактериях, но за пределами их основной ДНК".

Это как найти книгу с прикреплёнными к ней дополнительными сносками, и ученые только начинают их читать, чтобы узнать, для чего они нужны.

Гиганты микробиома и их скрытые способности

Благодаря новой технологии учёные смогли впервые собрать полные геномы иноклей и были поражены их размерами. Оказалось, что эти элементы принадлежат бактерии Streptococcus salivarius, хотя идентификация их хозяина сама по себе была непростой задачей.

"Средний размер генома Inocle составляет 350 килобаз, что является мерой длины генетических последовательностей, поэтому он является одним из крупнейших внехромосомных генетических элементов в микробиоме человека. Плазмиды, другие формы внехромосомной ДНК, имеют длину не более нескольких десятков килобаз", — сказал Кигучи.

Такая большая длина наделяет Inocle генами, отвечающими за различные функции, включая устойчивость к окислительному стрессу, репарацию повреждений ДНК и гены, связанные с клеточной стенкой, которые, возможно, участвуют в адаптации к внеклеточному стрессу.

Проще говоря, инокли — это как швейцарский нож для бактерии. Они содержат в себе целый арсенал генетических инструментов, которые помогают ей выживать: бороться с окислительным стрессом (например, от контакта с кислородом или пищей), чинить собственную ДНК и укреплять клеточную стенку против внешних угроз. Это делает носителей иноклей невероятно живучими.

Как открытие повлияет на наше здоровье

Следующая цель исследователей — разработать стабильные методы культивирования бактерий, содержащих инокли, в лабораторных условиях. Это откроет двери для множества экспериментов.

1. Изучение функций. Учёные смогут детально изучить, как именно работают гены иноклей.
2. Передача между людьми. Важно понять, передаются ли эти элементы от человека к человеку и как именно это происходит.
3. Влияние на болезни. Ключевой вопрос: как инокли влияют на развитие кариеса, заболеваний дёсен (гингивит, пародонтит) или, наоборот, способствуют здоровью полости рта?

Для изучения функций пока неопознанных генов планируется использовать комбинацию лабораторных опытов и компьютерного моделирования, например, с помощью нейросети AlphaFold, которая предсказывает структуру белков.

Мифы и правда о бактериях полости рта

Миф: все бактерии во рту вредны и их нужно уничтожать.

Правда: микробиом полости рта — это сложная экосистема, где большинство бактерий безвредны или даже полезны. Они конкурируют с патогенами и поддерживают здоровье.

Миф: открытие новых генетических элементов — это чистая теория, которая не имеет практического применения.

Правда: понимание механизмов адаптации бактерий может привести к созданию принципиально новых средств гигиены, например, ополаскивателей для рта, которые не уничтожают всю микрофлору подряд, а точечно воздействуют на вредные элементы, или пробиотиков для здоровья дёсен.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как выбрать ополаскиватель для рта, не вредящий микробиому?

Ищите средства без агрессивных антибактериальных компонентов вроде триклозана. Предпочтение стоит отдавать составам с натуральными экстрактами (кора дуба, ромашка), которые мягко поддерживают баланс микрофлоры.

Сколько стоит генетический анализ микробиома?

Коммерческие тесты для определения состава микробиома кишечника или полости рта становятся всё доступнее. Их стоимость варьируется от 5 до 20 тысяч рублей, но их диагностическая ценность всё ещё является предметом дискуссий в научной среде.

Что лучше: электрическая или обычная зубная щётка?

С точки зрения сохранения микробиома важнее не тип щётки, а техника чистки и регулярность. Любая щётка, используемая правильно, эффективно удаляет зубной налёт — основную причину дисбаланса микрофлоры и болезней.

Три интересных факта

1. Масса всех бактерий, живущих во рту человека, в среднем составляет около 5 грамм.
2. Некоторые штаммы оральных бактерий способны случайно производить небольшое количество алкоголя, даже если человек вообще не пил.
3. Микробиом полости рта каждого человека уникален, как отпечаток пальца, и по нему можно идентифицировать личность.

Что ждёт нас дальше

Открытие иноклей — это лишь начало большого пути. Учёные предполагают, что носителями этих элементов могут быть до 74% людей по всему миру. Они всегда были здесь, просто оставались невидимыми для науки из-за технологических ограничений.

"Примечательно, что, учитывая разнообразие человеческой популяции, представленной в образцах слюны, мы полагаем, что 74% всех людей могут быть носителями иноклов. И хотя микробиом полости рта изучается уже давно, иноклы всё это время оставались скрытыми из-за технологических ограничений", — сказал Кигучи.

Теперь, когда ученые знают об их существовании, они могут начать изучать, как инокли формируют взаимосвязь между человеком, его микробами и здоровьем полости рта. Есть даже некоторые намёки на то, что иноклы могут служить маркерами серьёзных заболеваний, таких как рак".

В будущем анализ на наличие определённых типов иноклей может стать частью обычного стоматологического осмотра и помогать в ранней диагностике не только кариеса, но и системных заболеваний. Возможно, мы стоим на пороге новой эры персонализированной стоматологии и гигиены, основанной на глубоком понимании нашей внутренней экосистемы.