Mikrobiomitutkimus ja sen työkalut ympäristö- ja lääketieteessä

Abstract

Mikrobiomit koostuvat mikro-organismeista ja niiden tuottamista biomolekyyleistä sekä niitä ympäröivistä olosuhteista. Ne yhdessä muodostavat toiminnallisen kokonaisuuden. Mikrobiomitutkimus on yleistynyt viime vuosikymmeninä teknologisen kehityksen ja siten kustannusten laskemisen myötä. Mikrobiomeja löytyy kaikkialta maapallolla, joten tutkimuksella on paljon eri sovellusaloja, kuten ympäristö- ja lääketiede. Mikrobiomitutkimus tarjoaa työkaluja esimerkiksi tautien diagnostiikkaan ja ihmisestä löytyvien mikrobiomien kuten suolistomikrobiomin tutkimiseen. Ympäristöpuolella sitä voidaan hyödyntää paitsi ymmärtääkseen mikrobien roolia ekosysteemeissä, mutta myös käyttää sitä työkaluna eri ympäristöteknisissä sovelluksissa.

Tässä kandidaatintutkielmassa tarkastellaan mikrobiomitutkimuksen keskeisiä menetelmiä ja sen hyödyntämistä ympäristö- ja lääketieteessä. Tutkimus voidaan jakaa kahteen menetelmälliseen päälinjaan: sekvensointipohjaisiin menetelmiin ja funktionaalisiin menetelmiin. Sekvensointipohjaisissa menetelmissä tutkitaan mikrobiomien geneettistä koostumusta ja potentiaalia. Funktionaalisissa menetelmissä keskitytään mikrobiomien aktiivisuuteen tietyissä olosuhteissa.

Mikrobiomitutkimukseen liittyy kuitenkin haasteita, kuten sen tuottama suuri datamäärä ja sen käsittely bioinformatiikan työkaluilla sekä menetelmien standardoinnin puute. Yhdistelemällä eri mikrobiomitutkimuksen menetelmiä ja tekemällä monitieteistä yhteistyötä voidaan selvittää mikrobien monimutkaista roolia maapallolla.