Môi trường, không phải kiểu gene, là yếu tố chính định hình thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột.

Môi trường đóng một vai trò lớn hơn nhiều so với kiểu gene trong việc xác định thành phần của hệ vi sinh đường ruột người, theo một nghiên cứu  được công bố trên tạp chí Nature ngày 28 tháng 2 vừa qua.

Và nghiên cứu này cũng tìm ra những đặc tính của hệ vi sinh khi dự đoán những đặc điểm của con người, như mức độ cholesterol hay béo phì, khiến việc ước lượng được chính xác hơn so với việc chỉ dựa trên tiểu sử cá nhân, như chế độ ăn uống, tuổi tác, giới tính và chất lượng cuộc sống.

“Bao nhiêu năm qua chúng ta luôn được nói rằng môi trường có thể đóng một vai trò nào đó trong hệ vi sinh vật, nhưng chỉ là thứ yếu”, theo Jack Gilbert, một nhà vi sinh vật học tại Đại học Chicago. “Giờ đây chúng ta có thể thấy rằng, chính kiểu gene mới đóng vai trò thứ yếu trong việc định hình hệ vi sinh. Việc môi trường có vai trò lớn hơn đối với hệ vi sinh cũng có nghĩa là nó đóng vai trò chính yếu trong việc tác động đến sự khởi phát và tiến triển bệnh hơn là kiểu gene.”

Một số vi khuẩn được di truyền, nhưng chúng chỉ là một phần nhỏ của hệ vi sinh vật. – Emily Davenport, Đại học Cornell.

Ảnh hưởng tương đối của kiểu gene vật chủ và môi trường đối với thành phần của hệ vi sinh, cũng như tác động của hệ vi sinh đối với bệnh tật đã và đang được tranh luận trong cộng đồng khoa học từ lâu. Để trả lời cho câu hỏi này, Eran Segal, một nhà khoa học máy tính và sinh tin học tại Viện khoa học Weizmann và cộng sự đã thu nhận các mẫu máu và phân từ 1046 người Do Thái trưởng thành có dòng dõi từ Ashkenazi, Bắc Phi, Yemenite, Sephardi, và Trung Á, cũng như một có nguồn gốc khác.

“Chúng tôi lợi thế rất lớn khi thực hiện nghiên cứu này tại Israel, nơi thực sự lý tưởng cho việc phân biệt kiểu gene và môi trường.” theo Segal. Sự di cư tương đối gần đây của các quần thể người Do Thái đa dạng về kiểu gene đến Israel, nơi họ chia sẻ một môi trường chung, tạo nên điều kiện hoàn hảo để so sánh mức độ mà môi trường và kiểu gene ảnh hưởng đến hệ vi sinh đường ruột. “Tại Israel thí nghiệm này đã tự nhiên hoàn thành”, ông nói.  

Họ so sánh dữ liệu gene của vật chủ và sự đa dạng giữa các mẫu hệ vi sinh (ß-diversity) và thấy rằng dòng dõi không liên quan đáng kể với thành phần hệ vi sinh đường ruột.

Bộ gene của “vật chủ” quyết định một phần rất nhỏ sự biến động mà chúng ta quan sát thấy giữa các hệ vi sinh của con người” theo Segal, “Chúng tôi không nói rằng kiểu gene không có ảnh hưởng gì tới hệ vi sinh, nhưng ảnh hưởng đó có vẻ như rất nhỏ.”

Segal và cộng sự của ông cũng phân tích một bộ dữ liệu hiện có từ một nghiên cứu năm 2016 về thành phần hệ vi sinh vật từ 1126 cặp song sinh để xác định liệu hệ vi sinh đường ruột người có thể được di truyền hay không. Từ đây họ xác định rằng chỉ 1,9 đến 8,1 phần trăm hệ vi sinh trong người là di truyền.

“Nó thực sự phù hợp với điều mà chúng tôi tìm thấy,” theo Emily Davenport, một nhà vi sinh vật học tại Đại học Cornell. Davenport là đồng tác giả của nghiên cứu về song sinh năm 2016, nghiên cứu này cho thấy từ 5,3 đến 8,8 phần trăm các phân loài vi khuẩn đường ruột được di truyền. “Một số vi khuẩn nhất định được di truyền, nhưng chỉ là một phần nhỏ của hệ vi sinh, và kể cả khi chúng ta coi chúng là di truyền, điều này cũng chỉ ở mức độ vừa phải.”

Để kiểm tra mức độ ảnh hưởng của môi trường lên hệ vi sinh vật, nhóm của Segal cũng quan sát thành phần vi sinh của các cá thể cùng họ hàng nhưng chưa từng sống chung, và những cặp đôi không cùng họ hàng sống chung với nhau. Họ thấy rằng hệ vi sinh của những người cùng họ hàng nhưng không sống cùng nhau thì không giống nhau, trong khi những cặp đôi khác họ nhưng sống chung thì giống.  

Cuối cùng, nhóm của Segal kiểm tra xem phần nào của kiểu hình vật chủ có thể bị ảnh hưởng bởi thành phần vi sinh vật. Họ thấy rằng việc sử dụng dữ liệu bộ gene người cùng với hồ sơ hệ vi sinh cải thiện đáng kể khả năng dự đoán chính xác kiểu hình người, so với việc chỉ sử dụng duy nhất dữ liệu bộ gene. Lấy ví dụ, sau khi tính toán các yếu tố kiểu gene và môi trường, hệ vi sinh đóng góp đến 36 phần trăm sự biến đổi giữa mức độ HDL cholesterol và 25 phần trăm sự biến đổi chỉ số khối lượng cơ thể.

Gilbert cho rằng khám phá này cho thấy việc phối hợp kiểu gene, môi trường và hệ vi sinh là một công cụ dự đoán mạnh hơn nhiều so với bất kỳ yếu tố riêng lẻ nào kể trên. “Đó là một lời kêu gọi để thêm hệ vi sinh vào các yếu tố dự đoán,” ông phát biểu. “Bỏ qua hệ vi sinh vật, khả năng dự đoán của bạn sẽ giảm mạnh.”

“Hiểu biết về việc vi khuẩn có hay không khả năng di truyền là điều tối quan trọng nếu bạn suy nghĩ về việc sử dụng hệ vi sinh như một liệu pháp hướng đích điều trị bệnh,” theo Davenport. “Nếu bạn cố gắng nhắm tới một phân loài mà được quyết định bởi bộ gene của vật chủ, có lẽ sẽ khó khăn hơn nhiều để thay đổi số lượng của chúng.”

Nguồn: https://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/51949/title/Environment--Not-Genetics--Primarily-Shapes-Microbiome-Composition/