Hệ vi sinh vật đường ruột là nơi sinh sống của hơn 1.000 loài vi khuẩn khác nhau và nhiều nhà nghiên cứu hiện tin rằng nó nắm giữ chìa khóa để giải phóng siêu năng lực chống lại bệnh tật. Nó có liên quan đến bệnh ung thư, tiểu đường, bệnh đa xơ cứng, thậm chí cả trí nhớ và tính cách. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều điều chúng ta chưa khám phá về vũ trụ vi mô này bên trong chúng ta và cách khai thác nó đúng cách để ngăn ngừa và điều trị bệnh tật.

Hiện nay, Viện Nghiên cứu Y khoa Hudson (Viện Nghiên cứu Y khoa Hudson) và Viện Sinh học Hệ thống (Viện Sinh học Hệ thống) ở Hoa Kỳ và Mona, Australia. Nghiên cứu mới từ sự hợp tác của các nhà khoa học tại Đại học Monash đã phát hiện ra cách xác định loài nào trong ruột là quan trọng nhất và sự tương tác của chúng ảnh hưởng như thế nào đến sức khỏe trong hệ vi sinh vật và sinh học rộng hơn, mở đường cho những tiến bộ mới trong việc điều trị một loạt các vấn đề sức khỏe bao gồm bệnh viêm ruột, nhiễm trùng, bệnh tự miễn và ung thư.

Samuel Forster, phó giáo sư tại Viện Hudson, cho biết: "Một đường ruột khỏe mạnh là ngôi nhà của khoảng 1.000 loài vi khuẩn khác nhau - một cộng đồng đa văn hóa cực nhỏ với hơn một nghìn tỷ thành viên riêng lẻ. Vi khuẩn trong hệ vi sinh vật của chúng ta tồn tại dưới dạng cộng đồng và dựa vào nhau để sản xuất và chia sẻ các chất dinh dưỡng quan trọng."

Các nhà nghiên cứu nói rằng bằng cách nghiên cứu các mô hình tính toán của hệ vi sinh vật phức tạp, họ không chỉ có thể hiểu được cấu tạo và tương tác của các vi sinh vật mà còn hiểu được cách chúng ảnh hưởng đến cơ thể xung quanh.

Foster cho biết: "Chúng tôi đã phát triển một phương pháp tính toán mới để hiểu những sự phụ thuộc này và vai trò của chúng trong việc hình thành hệ vi sinh vật của chúng ta. Phương pháp mới này mở ra sự hiểu biết của chúng tôi về hệ vi sinh vật đường ruột. Sự hiểu biết về hệ vi sinh vật đường ruột cung cấp cơ sở cho các lựa chọn điều trị mới nhằm định hình lại hệ vi sinh vật một cách có chọn lọc."

Bệnh Crohn là một ví dụ nhóm nghiên cứu đã chứng minh có liên quan đến hydro sunfua trong hệ vi sinh vật. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, trái ngược với các nghiên cứu trước đây, căn bệnh này là do sự suy giảm số lượng vi khuẩn sử dụng hydro sunfua chứ không phải do sự gia tăng các loài sản xuất hydro sunfua.

Foster và nhóm của ông có mối quan hệ lâu dài với công ty công nghệ sinh học BiomeBank có trụ sở tại Adelaide, công ty đang nghiên cứu những cách mới để điều trị và ngăn ngừa bệnh tật bằng cách khôi phục hệ sinh thái vi khuẩn đường ruột. Thông qua sự hợp tác giữa Viện nghiên cứu y tế Hudson và BiomeBank, những hiểu biết sâu sắc về cấu trúc cộng đồng này sẽ mang lại cơ hội lựa chọn hợp lý các tổ hợp vi sinh vật để can thiệp có mục tiêu.

Sử dụng các phương pháp tính toán để nghiên cứu các cộng đồng vi sinh vật có thể là một bước quan trọng để hiểu cách nhắm mục tiêu vào các mối quan hệ phức tạp trong cộng đồng để can thiệp sức khỏe có ý nghĩa.

"Đây là một bước quan trọng hướng tới việc phát triển các liệu pháp vi khuẩn phức tạp", tác giả chính Vanessa Marcelino cho biết. "Phương pháp này cho phép chúng tôi xác định và xếp hạng các tương tác chính giữa vi khuẩn và sử dụng kiến ​​thức này để dự đoán các cách có mục tiêu nhằm thay đổi quần thể."

Nhóm hiện đang hợp tác với công ty công nghệ sinh học BiomeBank để áp dụng những phát hiện của họ vào thực tế và tìm ra những cách mới để sử dụng hệ sinh thái hệ vi sinh vật đường ruột để điều trị và ngăn ngừa bệnh tật.

"Thông qua sự hợp tác của chúng tôi với BiomeBank tại Viện Y học Hudson, những hiểu biết sâu sắc về cấu trúc cộng đồng này sẽ mang đến cơ hội lựa chọn hợp lý các tổ hợp vi sinh vật cho mục đích can thiệp có mục tiêu", Foster nói.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.