Исследователи выяснили, что наиболее многочисленные микроорганизмы на коже человека не всегда оказываются самыми активными. Бактерии, грибки и вирусы образуют сложные сообщества, влияющие на защитный барьер кожи, иммунные реакции и общее состояние организма. Однако одного подсчёта микробов недостаточно, чтобы понять, какие из них действительно работают и какие вещества производят.
Учёные из Института генома Сингапура A*STAR и лабораторий исследования кожи A*STAR разработали метод анализа микробной РНК, полученной непосредственно с поверхности кожи. В отличие от изучения одной лишь ДНК, такой подход позволяет определить, какие гены микроорганизмы используют в конкретный момент. Результаты работы опубликованы 28 августа 2025 года в журнале Nature Biotechnology.
Обычно исследования микробиома основаны на ДНК: она помогает установить состав сообщества и набор генов, но не показывает, активны ли эти гены. Кроме того, генетический материал может сохраняться после гибели клеток. РНК точнее отражает текущую деятельность микробов, однако её трудно выделить с кожи из-за малого количества материала, избытка человеческой ДНК и быстрой деградации самой РНК.
Для проверки метода специалисты исследовали пять участков кожи у 27 здоровых взрослых. Они совместили метатранскриптомику — анализ активности генов по РНК — с метагеномикой, которая определяет состав микроорганизмов по ДНК. Оказалось, что Cutibacterium acnes составляла от 46% до 90% микробной ДНК на большинстве участков, за исключением межпальцевых промежутков ног, но на её долю приходилось лишь 2–31% РНК. При этом грибки Malassezia и бактерии Staphylococcus производили неожиданно большую часть транскриптов, хотя по количеству ДНК могли заметно уступать.
Активность микробов также зависела от расположения участка кожи. На коже головы и щеках микроорганизмы включали разные гены, связанные с переработкой липидов, приспосабливаясь к различиям в составе кожного сала. В межпальцевых промежутках ног преобладали процессы, подходящие для влажной среды с большим количеством пота, а на открытых участках предплечий усиливалась работа генов защиты от окислительного стресса. По данным SciTechDaily, такая специализация может помочь объяснить, почему акне, экзема, псориаз и другие заболевания чаще поражают определённые зоны тела.
Учёные обнаружили на коже и гены, отвечающие за выработку антимикробных веществ, включая ранее не описанные бактериоцины — соединения, с помощью которых бактерии конкурируют с другими микроорганизмами. Сопоставление активности генов с изменениями численности микробов позволило выявить более 20 генов, потенциально участвующих во взаимодействиях внутри кожного сообщества. «С помощью этого рабочего процесса мы теперь можем увидеть, чем на самом деле занимаются микробы на коже. Это даёт гораздо более полное представление о работе микробных сообществ, их адаптации к разным участкам кожи и возможном влиянии на здоровье и болезни», — сказал старший научный сотрудник A*STAR GIS Чиа Минхао.
Метод планируют объединять с геномикой, моделированием обмена веществ и экспериментами на культурах микроорганизмов. Это позволит изучать связи между активностью микробов и заболеваниями, искать полезные природные антимикробные соединения и проверять, появляются ли изменения активности до возникновения симптомов или одновременно с ними. Исследование пока охватывало небольшую группу здоровых людей и не доказывает, какие именно процессы вызывают болезни кожи; дальнейшая работа будет включать клинические исследования. «Этот подход даёт исследователям и врачам новый способ напрямую оценивать активность микробов на коже. Раскрывая биологические пути, связанные с активностью микроорганизмов и здоровьем кожи, он может помочь найти маркеры и механизмы, важные для прогнозирования, диагностики и лечения», — отметил заместитель директора A*STAR GIS по искусственному интеллекту и вычислительным технологиям Ниранджан Нагараджан.