Artikkel

Matematikk avslører babybæsj

Pål Trosvik, Eric de Muinck
Pål Trosvik (til venstre) og Eric de Muinck skal lage en matematisk modell for hvordan bakteriemangfoldet endrer seg i tarmen hos spedbarn. For å klare det må de genteste 5000 avføringsprøver. Foto: Yngve Vogt/UiO Bruk bildet.

Matematikk avslører babybæsj

5000 DNA-prøver av babybæsj skal avsløre hvordan bakteriesamfunnet i spedbarnstarmen endrer seg.

Bakteriemangfoldet i avføring endrer seg dramatisk det første leveåret. Nyfødte barn har ingen bakterier i tarmen. Under fødselen blir barna eksponert for bakterier fra mors avføring.

Først når barna nærmer seg ettårsdagen, er bakteriemangfoldet like stort som hos oss voksne. Sammensetningen av bakteriene kan ha stor betydning for helsen.

For å få en dypere innsikt i økosamfunnet i tarmen, er forskere ved Universitetet i Oslo i gang med å undersøke hvordan bakteriesamfunnet endrer seg i tarmen hos spedbarn, fra den dagen barnet er født og frem til ettårsdagen.

Tarmfloraen endrer seg med fast føde

– I grove trekk kan vi si at det finnes en barne- og en voksenprofil av tarmfloraen. Hele ideen med arbeidet vårt er å undersøke den normale utviklingen av bakteriemangfoldet i tarmen og spesielt hvordan tarmfloraen endrer seg når barnet begynner med fast føde, får medisiner som antibiotika, vaksineres eller dras med på turer til utlandet.

Det forteller forsker Pål Trosvik på Senter for økologisk og evolusjonær syntese (CEES) ved Universitetet i Oslo.

Trosvik tilhører det samme forskningssenteret som nylig har analysert arvestoffet i pestbakterier fra flere tusen omkomne i de store pestepidemiene fra jernalderen og frem til svartedauden. DNA–analysene har gjort det mulig å forklare evolusjonen til pestbakterier og forutsi neste pestutbrudd.

– Denne gangen skal vi bruke DNA-analysene til å lage en matematisk modell som kan gi et større innblikk i den økologiske balansen i tarmen, forteller postdoktor Eric de Muinck på CEES.

Daglige bæsjetester

Arbeidet er av det grisete slaget. De to forskerne får daglig bæsjeprøver fra tretten babyer gjennom et helt år, fra fødselen og frem til ettårsdagen. 

For å sikre bred nok variasjon, får de avføring fra barn med og uten kjæledyr, fra et tvillingpar og fra barn som er født vaginalt og med keisersnitt.

Poenget er at keisersnittfødte barn ved fødselen ikke blir eksponert for de samme bakteriene som de barna som fødes vaginalt.

Foreldrene har fått den delikate jobben med å samle inn fecesen (avføringen) fra bæsjebleiene.

Det er tidenes største fecesundersøkelse i sitt slag av spedbarnsfeces og nesten hundre ganger større enn tidligere undersøkelser. Forskerne skal gjennom ett år samle inn daglige fecesprøver. Her er det snakk om nesten 5000 fecesprøver til sammen.

Omstendelig analyse

Bæsjeprøvene blir kjørt gjennom en svær sekvenseringsmaskin. Forskerne har frem til nå jobbet mye med å utvikle gode rutiner for å kunne plukke ut DNA-et fra bakteriene på best mulig måte.

– I dag er dette en sølete og vanskelig prosedyre. Det finnes ingen standardiserte måter å  gjennomføre det på.

Med den opprinnelige metoden ville de ha brukt et helt år på å sekvensere alle bæsjeprøvene. Det tar for lang tid. De har derfor utviklet en ny metode for å sekvensere genmaterialet mange ganger raskere.

Fra University of Michigan i USA har de fått en prøve med et trettitall ulike bakterier, som de har sekvensert gang på gang for å finne den optimale metoden.

DNA-analysene blir til enorme mengder data. Her er det snakk om flere hundretalls gigabyte informasjon.

For å beregne sammenhengen mellom alle genene, må forskerne ty til landets raskeste maskin, tungregnemaskinen Abel ved Universitetet i Oslo, som er ti tusen ganger raskere enn pc-en din.

Bakteriesamfunnet som nettverk

Forskerne har store forhåpninger om å lære mye nytt om den økologiske balansen i tarmen.

De ønsker også å se hvilke bakteriegrupper som påvirker hverandre. Dette er fortsatt lite forstått.

– Se for deg at hele bakteriesamfunnet er et nettverk. Noen bakterier påvirker hverandre positivt, andre negativt. Noen bakterier lever av store molekyler som de bryter ned til mindre molekyler og som kan komme andre bakterier til gode.

– Dette er med andre ord bakterier som produserer mat for andre bakterier. Noen bakterier er svært sentrale i nettverket og har innflytelse på mange ulike bakteriegrupper. Vi kaller dem fundamentale bakterier. I fremtiden kan vi tenke oss at de fundamentale bakteriene kan brukes i medisinsk behandling, men dette er foreløpig bare science fiction, poengterer Trosvik.

Les også:

Titan.uio.no: Bakteriene er smartere enn du tror

Titan.uio.no: Som å drepe bakterier med bulldozer

Titan.uio.no: Slik forsvarer bakteriene seg

Titan.uio.no: Egypternes sminke var også bakteriedrepende

Les flere artikler om bakterier på apollon.uio.no

Kontakt:

Forsker Pål Trosvik ved CEES og Institutt for biovitenskap

Postdoktor Eric de Munick ved CEES og Institutt for biovitenskap

Kategori: 

Les også

Professor Nils Christian Stenseth blar andektig i Mendels gamle manuskript

– Fantastisk opplevelse å få bla i Mendels manuskript

Professor Nils Chr. Stenseth har opplevd mye i løpet av en lang forskerkarriere, men besøket i St. Thomas-klosteret i den tsjekkiske byen Brno ble likevel noe utenom det vanlige. Der fikk Stenseth nemlig lov til å bla i et av biologiens aller viktigste verk: Munken Gregor Mendels håndskrevne originalmanuskript fra 1865.

Eva Lena Fjeld Estensmo undersøker hvor mye støv som har samlet seg på Kristine Bonnevie

Enkle støvprøver avslører hvem andre som bor i huset ditt

Eva Lena Fjeld Estensmo undersøker støvprøver fra barnehager og private hjem, for å kartlegge hva slags mikroskopiske sopper – både skadelige og harmløse – som vokser innendørs i Norge. Men analysemetodene er så fintfølende at støvprøvene til og med kan avsløre hva folk har i kjøleskapet.