Para peneliti sedang mengembangkan model komputer canggih yang dapat memprediksi apakah strain probiotik akan berhasil menjajah usus seseorang—berpotensi mengakhiri era suplemen kesehatan usus yang universal. Pendekatan baru ini, yang dirinci dalam PLOS Biology, memanfaatkan pengetahuan yang ada tentang metabolisme bakteri untuk menyimulasikan bagaimana strain yang berbeda berinteraksi dengan mikrobioma usus unik seseorang.
Masalah dengan Probiotik
Pasar probiotik saat ini bergantung pada pendekatan spektrum luas. Pil, yogurt, dan bahkan soda dipasarkan dengan janji meningkatkan kesehatan usus, namun produk-produk ini sering kali gagal memberikan hasil yang konsisten. Hal ini karena mikrobioma usus setiap orang berbeda; apa yang berhasil untuk satu orang mungkin tidak berhasil untuk orang lain. Simulasi memecahkan masalah ini dengan memprediksi apakah suatu strain bakteri akan bertahan di usus individu tertentu dan bagaimana perilakunya setelah terbentuk.
Cara Kerja Simulasi
Model ini, yang dikenal sebagai model metabolisme skala komunitas mikroba, mensimulasikan pertumbuhan bakteri berdasarkan data yang ada tentang cara bakteri usus mengonsumsi dan memproses nutrisi. Para peneliti memasukkan strain bakteri yang disimulasikan ke dalam representasi digital mikrobioma usus seseorang untuk menentukan apakah mikrobioma tersebut akan berkembang dan apa efek yang akan ditimbulkannya. “Kami berpikir bahwa platform pemodelan jenis ini berpotensi memungkinkan kami mengidentifikasi respons yang dipersonalisasi dan bahkan mungkin merancang intervensi yang dipersonalisasi,” jelas Sean Gibbons, peneliti mikrobioma di Institute for Systems Biology.
Memvalidasi Model
Simulasi tersebut diuji menggunakan data dari dua uji klinis: satu yang melibatkan sinbiotik (probiotik ditambah serat prebiotik) untuk pasien diabetes tipe 2 dan satu lagi menggunakan bioterapi hidup untuk infeksi Clostridioides difficile berulang. Dalam kedua kasus tersebut, model tersebut secara akurat memprediksi bakteri mana yang akan berkoloni di usus dengan akurasi 75–80%, termasuk memprediksi peningkatan produksi asam lemak rantai pendek yang bermanfaat.
Studi ini juga memvalidasi simulasi terhadap perubahan pola makan di dunia nyata. Bahkan ketika individu beralih ke pola makan tinggi serat, model tersebut secara akurat memprediksi respons usus mereka. Hal ini menunjukkan bahwa simulasi dapat melampaui efek jangka pendek dan memprediksi perubahan mikrobioma jangka panjang.
Apa Artinya bagi Masa Depan
Implikasinya sangat signifikan: dokter dapat segera “menguji” intervensi probiotik dalam model digital usus pasien sebelum meresepkannya. Para peneliti membayangkan masa depan di mana terapi mikrobioma yang dipersonalisasi dirancang menggunakan model ini, daripada mengandalkan produk generik yang sudah tersedia.
“Jika kita dapat mengambil model dari satu orang dan menyimulasikan ribuan intervensi dalam hitungan menit atau jam, maka tiba-tiba Anda memiliki semacam ‘kembaran digital’ yang dapat mulai memperkirakan respons individual orang-orang,” kata Gibbons. Timnya sekarang merencanakan uji klinis untuk membandingkan efektivitas intervensi yang dipersonalisasi versus pengobatan probiotik standar.
Penelitian ini memperkuat gagasan bahwa bakteri terbaik untuk kesehatan usus bergantung pada individu dan lingkungannya. “Banyak dari bakteri ini hanya bermanfaat dalam konteks tertentu,” kata Nick Quinn-Bohmann, peneliti mikrobioma. “Tidak masuk akal untuk menyediakan serangkaian probiotik yang dapat digunakan untuk semua orang.”
Simulasi ini mewakili langkah signifikan menuju solusi kesehatan usus yang benar-benar dipersonalisasi, melampaui pendekatan coba-coba yang ada saat ini.
