Vi har alle bakterier i kroppen – gode som dårlige – der udgør et samfund, som kaldes mikrobiom. Ryan Newton og hans kollegaer har for nylig påvist, at spildevandsanalyser af det menneskelige mikrobiom kan bruges til at diagnosticere sundhedsproblemer på populationsniveau.
Storskala-sundhedstjek af befolkningsgrupper og deres virksomheder findes i mange afskygninger fra satellitbilleder til folketællinger, der bidrager med data, som kan præge fremtidige politikker.
På dette niveau kan vi samle og gemme data til at vurdere nationens sundhed. Projekter som ’BiobankUK’ og ’100.000 genomes project’ har til formål at lave en fuld beskrivelse af menneskets genetik og sundhed på cellulært og molekylært niveau, og samtidig afdække information på individ- og populationsniveau. Dette vil resultere i fremstillingen af et britisk sygdomskort, eventuelt forbundet med genetisk information og faktorer, som har en betydelig indvirkning på vores helbred.
Disse projekter fokuserer på det menneskelige genom – vi er trods alt ikke bare mennesker. Hver især er vi befolket af mikrober: bakterier, virusser, svampe og protozoer.
Bakterieceller alene udgør et antal, der er 20 gange så stort som antallet af vores egne celler. Der er ikke lavet noget estimat på antallet af virusser, men vi forventer, at der er mellem 10 og 100 gange flere end bakterier.
Antallet af mikrobielle gener i kroppen er 200 gange så stort som antallet af menneskelige gener.
Mikrober i vores tarm har et særligt fingeraftryk
Nu kan vi ikke alene se på antallet af mikrober i kroppen, vi kan også finde ud af, hvad de er og bestemme deres funktioner. DNA-sekventering i meget stor skala viser, hvilke bakterier der dominerer forskellige miljøer og forskellige processer. Sådan sekventering bestemmer mikrobernes identitet.
Når det bruges korrekt, kan det bestemme funktioner på et molekylært niveau. Dette er især brugbart, når vi skal beskrive det menneskelige mikrobiom og dets betydning for menneskers sundhed.
Mikroberne, der danner vores mikrobiom, beskytter os mod sygdomme, supplerer vores immunforsvar, hjælper med at omsætte vores mad til mere simple og brugbare sammensætninger og sørger for grundlæggende næringsstoffer såsom K-vitamin.
Bakteriers genetiske profil i afføring afgiver individuelle mikrobielle fingeraftryk. Det viser, at mikrobiomet i alle mennesker har en fælles grundlæggende mikrobiel funktion og samtidig en variation i sin mikrobielle sammensætning.
Forandringer i mikrobiomet kan afsløre kroniske lidelser
Tarmmikrober ændrer sig også med alder, kostomlægning, sygdomstilstande og over forskellige befolkningsgrupper. Forandringer i mikrobiomets diversitet forbindes med visse kroniske lidelser som inflammatoriske tarmsygdomme (IBD).
Ved at se på de mikrobielle bakterieprofiler i tyktarmen kan vi endda påvise en forskel mellem mennesker med Chrons sygdom og irritabel tyktarm sammenlignet med mennesker med ulcerøs kolit (colitis ulcerosa).
Denne form for diagnosticerende analyser er nu gået skridtet videre. I en anerkendelse af, at afføring repræsenterer mikrobiomet i tarmen inden for og mellem befolkningsgrupper, har Ryan Newton og hans kollegaer undersøgt spildevandsprøver og sammenlignet dem med afføringsprøver fra mennesker.
De viste, at spildevandudledning nøjagtigt afspejler et sammensat fækal mikrobiom fra befolkningsgrupper, ikke bare på individniveau, men over forskellige demografiske målestokke – by, land eller kontinent – med udgangspunkt i prøver fra 71 byer i USA.
Adskiller de fede fra de slanke
I de centrale sæt af organismer, der blev fundet, sås der en betydelig variation på populationsniveau i højere grad end på individniveau. Denne variation samlede sig i tre overordnede samfundsstrukturer, der fordelte sig i forskellige grupper af bakterier: Bacteroidaceae, Prevotellaceae eller Lachnospiraceae/Ruminococcaceae.
Disse fordelingsmønstre afspejlede variationer mellem befolkningsgrupper og forudsagde endda, om prøverne repræsenterede en slank eller fed population med 81-89 procent nøjagtighed.
Så hvorfor ikke bare observere den fede og den tynde ved at sidde på en travl togstation i forklædning i stedet for at udtrække bakterier fra spildevand? Tja, nu er det jo ikke alle i befolkningen, der vil passere detektivens observeringssted, men næsten alle vil levere prøver til kloakken, som vil blive genstand for molekylære 'satellitbilleder' i spildevandet.
Spildevandskontrol kan blive en vigtig del af sundhedsanalyser
Og spildevand kan bruges til at analysere mange flere sundhedsproblemer end blot befolkningens vægt.
Der vil naturligvis være begrænsninger ved denne tilgang. Men når det handler om at analysere data på by-, land- eller kontinentalniveau, består den begrænsende faktor måske kun i, hvor mange prøver vi kan samle og analysere.
Denne tekniks fulde potentiale ligger endnu ikke klar, men fordele ved sekventering og bioinformatik – forbundet med en øget analysesensitivitet – kunne gøre spildevandskontrol til en rutinemæssig del af sundhedsanalyse.
Dette kan bruges til at præge politik på lokalt og nationalt plan, og i sidste ende kan det endda gavne personlige sundhedsstrategier.
Roger Pickup hverken arbejder for, rådfører sig med, ejer aktier i eller modtager fondsmidler fra nogen virksomheder, der vil kunne drage nytte af denne artikel, og har ingen relevante tilknytninger. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation.
