تكشف قاعدة البيانات اليابانية الجديدة عن كيفية اتصال ميكروبات الأمعاء والنظام الغذائي

تكشف قاعدة البيانات اليابانية الجديدة عن كيفية اتصال ميكروبات الأمعاء والنظام الغذائي

مع إطلاق قاعدة بيانات NIBN Japan Microbiome، يحصل العلماء على نافذة غير مسبوقة حول كيفية تشكيل نمط الحياة والنظام الغذائي للميكروبيوم لدينا والتأثير على الصحة على المدى الطويل.

وفي دراسة نشرت مؤخرا فيالتقارير العلميةقدم الباحثون قاعدة بيانات NIBN Japan Microbiome (NIBN JMD)، وهي قاعدة بيانات كبيرة متاحة للجمهور تضم ملفات تعريف ميكروبيوم بشرية متنوعة وصحية (تحتوي على أكثر من 2000 عينة ميكروبيوم) مع ما يصل إلى 1000 نقطة بيانات وصفية لكل عينة، بالإضافة إلى دراسات طولية.

تهدف قاعدة البيانات إلى تسهيل وتطوير دراسات ارتباط الميكروبيوم المستقبلية والأبحاث الطبية من خلال تزويد الباحثين بمجموعة بيانات أساسية شاملة لمقارنة تأثيرات ميكروبيوم الأمعاء والارتباطات السببية، مما يمهد الطريق للأمراض المزمنة المرتبطة بالميكروبيوم وتدخلات نمط الحياة. توضح هذه المقالة قاعدة بيانات NIBN JMD وميزاتها وتطبيقاتها المحتملة.

خلفية

وجاءت العينات من تسعة مواقع مختلفة في ست محافظات يابانية، بما في ذلك المراكز الحضرية مثل طوكيو وأوساكا وكذلك المناطق الريفية مثل ميناميونوما، مما أدى إلى تحسين التنوع الإقليمي.

تسلط مجموعة متزايدة من الأبحاث الضوء على أهمية ميكروبيوم الأمعاء البشرية في تشكيل صحة المضيف ومرضه. أثبتت الدراسات وجود علاقة قوية ثنائية الاتجاه بين خصائص ميكروبيوم الأمعاء (التركيب والكثافة النسبية لنباتات الأمعاء) والنتائج السريرية، بما في ذلك السمنة والالتهابات والالتهابات وحتى السرطان.

في حين أن التقدم الكبير في تقنيات التسلسل من الجيل التالي (بما في ذلك علم الجينوم، وعلم البروتينات، وعلم النسخ) زود العلماء بكميات غير مسبوقة من بيانات الميكروبيوم، فإن مجموعات البيانات الحالية تعاني من الخيوط المشتركة المتمثلة في عدم كفاية البيانات الوصفية والشروح السياقية. بالإضافة إلى ذلك، توفر قواعد البيانات التقليدية إحصائيات موجزة محسوبة من خلال بيانات مجمعة من دراسات متعددة، لكنها لا تأخذ في الاعتبار الاختلافات المنهجية بين الدراسات.

تعيق هذه القيود إجراء تحقيقات واسعة النطاق وقابلة للتعميم للتفاعلات مع صحة الميكروبيوم، مما يعيق اكتشاف ونشر التدخلات التي تستهدف مجموعة واسعة من الأنظمة الغذائية وأنماط الحياة والأمراض. ويتطلب هذا تطوير قاعدة بيانات موحدة للميكروبيوم البشري تتضمن بيانات تسلسل متنوعة وشرحًا شاملاً للبيانات الوصفية، وهو ما من شأنه أن يسهل تسخير الإمكانات الكاملة لميكروبيوم الأمعاء في التخفيف من الأمراض البشرية وتعزيز الرفاهية العالمية.

ما هو نيبن JMD؟

استخدم الباحثون مسارًا مخصصًا يسمى "SNAQ" لتحليل بيانات 16S، والذي تضمن عتبات جودة محددة (تقليم BBDUK) وإصدار قاعدة بيانات Silva 138 للتصنيف.

المعاهد الوطنية للابتكار الطبي الحيوي والصحة والتغذية (NIBN، Nibiohn سابقًا) هي جهد بحثي ياباني تعاوني بين المعهد الوطني للابتكار الطبي الحيوي (NIBIO) والمعهد الوطني للصحة والتغذية (NIHN). تأسست المنظمة في عام 2005، وتهدف إلى تعزيز الابتكار الطبي الحيوي والتغذية وإنتاج الأدوية للشعب الياباني.

أدركت NIBN الثغرات الموجودة في قواعد بيانات الميكروبيوم البشري الحالية وتناولت هذا التوظيف لعينات البراز والبيانات الوصفية الشاملة من شبكة الأبحاث الواسعة الخاصة بها والمتعاونين المتعددين لإنشاء واحدة من أكبر مجموعات بيانات الميكروبيوم البشري الموجودة. تهدف قاعدة البيانات الجديدة هذه، المسماة "قاعدة بيانات NIBN Japan Microbiome (NIBN JMD)"، وهي متاحة للجمهور مع بعض القيود، إلى إطلاق العنان للإمكانات السريرية الحقيقية لميكروبيوم الأمعاء البشرية من خلال شرح غير مسبوق للبيانات الوصفية وتصميم التجميع الذاتي.

تتضمن قاعدة البيانات حاليًا 2273 عينة ميكروبيوم من 2068 موضوعًا، كل منها متصل بما يصل إلى 1000 نقطة بيانات وصفية، تغطي التركيبة السكانية للمشاركين، والأنظمة الغذائية، وأنماط الحياة، والنشاط البدني، والتاريخ الطبي. في حين أن جميع العينات تحتوي على بيانات وصفية أساسية، فإن مستوى التفاصيل يعتمد على المجموعة النموذجية المحددة. تحتوي قاعدة البيانات أيضًا على عينات طولية مشتقة من المتعاونين، مما يتيح إجراء تحليلات لديناميات الميكروبيوم الزمنية. والجدير بالذكر أن جميع عمليات معالجة البيانات تلتزم ببروتوكولات موحدة للحفاظ على الاتساق والموثوقية عبر مجموعة متنوعة من العينات.

كيف تم تطوير Nibn JMD وما هي مميزاته الرئيسية؟

تم تقسيم البيانات العمرية بعناية إلى مناطق مجهولة لضمان وجود خمسة مشاركين على الأقل لكل مجموعة، مصنفين بشكل منفصل حسب الجنس والفوج.

استخدم الباحثون خط أنابيب لـSnakemake لـ Qiime2 يسمى "SNAQ" لمعالجة بيانات تسلسل الرنا الريباسي 16S، في حين تم استخدام خطوط أنابيب داخلية منفصلة للبيانات الميتاجينومية. تتضمن خطوط الأنابيب الأخيرة أحكامًا لأتمتة المهام التصنيفية المتوافقة مع NCBI (Kraken 2 وBracken وMetaphlan)، والملفات الوظيفية (FMAP) وشرح البيانات الوصفية. وتشير الورقة إلى أنه أثناء عملية تسلسل البندقية، ستكون نتائج التحليل الكاملة متاحة في نسخة مستقبلية من قاعدة البيانات.

يعتمد NIBN JMD على تطبيق مخصص لمنصة Manta، التي زودت الباحثين بمجموعة من أدوات التحليل المدمجة متعددة العوامل القادرة على تصور الارتباطات بين الميكروبيوم والصحة واستكشاف الارتباطات داخل البيانات. كما طور الباحثون أيضًا برنامجًا نصيًا داخليًا لأتمتة استيراد ومعالجة البيانات من العينات الجديدة والمستقبلية.

والأهم من ذلك، أن NIBN JMD تمثل مجموعة بيانات غنية جيدة التنظيم، تركز بشكل معماري على الوصول سهل الاستخدام وقادرة على التكامل مع معظم الأدوات التحليلية القياسية الذهبية. تدعم الواجهة العامة العلوم المفتوحة وتأمل في إحداث ثورة في دراسات الميكروبيوم التعاونية المستقبلية. في حين أن البيانات الأساسية متاحة بشكل مفتوح، فإن الوصول إلى البيانات الوصفية الأكثر شمولاً يتطلب اتفاقية تعاون وموافقة مجلس المراجعة المؤسسية (IRB) لضمان التعامل الأخلاقي مع البيانات.

الاستنتاجات

يمثل NIBN JMD تقدمًا كبيرًا في البنية التحتية لأبحاث الميكروبيوم، مما يوفر للعلماء مصدرًا غنيًا بالتعليقات ومتاحًا للجمهور - وهو أحد أكبر المصادر وأكثرها شمولاً من نوعه. وهو يكمل الموارد العالمية الأخرى بأدوات تحليل تفاعلية عالية الاتساق. تتمتع قاعدة البيانات هذه بالقدرة على تسريع الاكتشافات في علوم الميكروبيوم، وإرشاد الاستراتيجيات الصحية الشخصية، وتسريع تطوير التدخلات التي تستخدم الميكروبيوم.

وقد تم استخدامه بالفعل في الدراسات التي تثبت الارتباط بين الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء وعوامل مثل الأنماط الغذائية (بما في ذلك تناول الشعير وفيتامين ب 1)، وعادات الأمعاء والأمراض الأيضية مثل السمنة والسكري من النوع الثاني. وفي حين أن القيود الحالية على المشاركين اليابانيين تحد من إمكانية تعميمها على المستوى العالمي، فإنها تظهر الخطوة الأولى نحو غد أكثر صحة.

مصادر: