Nová japonská databáze odhaluje, jak se střevní mikroby a strava propojují

Nová japonská databáze odhaluje, jak se střevní mikroby a strava propojují

Se spuštěním NIBN Japan Microbiome Database získají vědci bezprecedentní pohled na to, jak životní styl a strava utvářejí náš mikrobiom a ovlivňují dlouhodobé zdraví.

V nedávno publikované studii vVědecké zprávyVýzkumníci představili databázi NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD), velkou, veřejně dostupnou databázi různých profilů zdravých lidských mikrobiomů (obsahujících více než 2 000 vzorků mikrobiomů) s až 1 000 body metadat na vzorek a také longitudinální studie.

Databáze si klade za cíl usnadnit a posouvat budoucí studie asociací mikrobiomů a lékařský výzkum tím, že poskytuje výzkumným pracovníkům komplexní soubor základních dat, s nimiž lze porovnávat dopady střevního mikrobiomu a kauzální asociace, čímž dláždí cestu pro chronická onemocnění spojená s mikrobiom a zásahy do životního stylu. Tento článek popisuje databázi NIBN JMD, její funkce a potenciální aplikace.

pozadí

Vzorky pocházely z devíti různých míst v šesti japonských prefekturách, včetně městských center, jako je Tokio a Ósaka, a také venkovských oblastí, jako je Minamiuonuma, což zlepšuje regionální rozmanitost.

Rostoucí množství výzkumů zdůrazňuje význam lidského střevního mikrobiomu při utváření zdraví hostitele a onemocnění. Studie prokázaly silný obousměrný vztah mezi charakteristikami střevního mikrobiomu (složením a relativní hustotou střevní flóry) a klinickými výsledky, včetně obezity, infekcí, zánětů a dokonce i rakoviny.

Zatímco významné pokroky v technologiích sekvenování nové generace (včetně genomiky, proteomiky a transkriptomiky) poskytly vědcům bezprecedentní množství mikrobiomových dat, existující datové sady trpí společnými vlákny neadekvátních metadat a kontextových anotací. Tradiční databáze navíc poskytují souhrnné statistiky vypočítané na základě agregovaných dat z více studií, ale nezohledňují metodologické rozdíly mezi studiemi.

Tato omezení brání zobecnitelnému rozsáhlému zkoumání interakcí se zdravím mikrobiomu, a tím brání objevu a nasazení intervencí zaměřených na širokou škálu diet, životního stylu a nemocí. To vyžaduje vývoj standardizované databáze lidského mikrobiomu, která zahrnuje jak různorodá sekvenační data, tak důkladnou anotaci metadat, což by usnadnilo využití plného potenciálu střevního mikrobiomu při zmírňování lidských onemocnění a podpoře globálního blahobytu.

Co je Nibn JMD?

Výzkumníci použili vlastní potrubí nazvané „SNAQ“ pro analýzu dat 16S, které zahrnovalo specifické prahové hodnoty kvality (ořezávání BBDUK) a databázi Silva verze 138 pro taxonomii.

National Institutes of Biomedical Innovation, Health and Nutrition (NIBN, dříve Nibiohn) je japonský výzkumný projekt založený na spolupráci mezi Národním institutem biomedicínských inovací (NIBIO) a Národním institutem zdraví a výživy (NIHN). Organizace založená v roce 2005 si klade za cíl podporovat biomedicínské inovace, výživu a farmaceutickou výrobu pro japonskou populaci.

NIBN rozpoznala mezery v současných databázích lidských mikrobiomů a zabývala se tímto náborem vzorků stolice a rozsáhlými metadaty jak od své vlastní rozsáhlé výzkumné sítě, tak od mnoha spolupracovníků, aby vytvořila jednu z největších existujících datových sad o lidském mikrobiomu. Tato nová databáze, nazvaná „NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD), tato nová databáze, která je s určitými omezeními veřejně dostupná, si klade za cíl uvolnit skutečný klinický potenciál lidského střevního mikrobiomu prostřednictvím bezprecedentní anotace metadat a návrhu samosestavení.

Databáze v současné době obsahuje 2 273 vzorků mikrobiomů od 2 068 subjektů, z nichž každý je propojen s až 1 000 body metadat, které pokrývají demografii účastníků, stravu, životní styl, fyzickou aktivitu a anamnézu. Zatímco všechny vzorky mají základní metadata, úroveň podrobností závisí na konkrétní kohortě. Databáze také obsahuje longitudinální vzorky odvozené od spolupracovníků, což umožňuje analýzy časové dynamiky mikrobiomu. Je pozoruhodné, že veškeré zpracování dat se drželo standardizovaných protokolů, aby byla zachována konzistence a spolehlivost napříč různými vzorky.

Jak byl Nibn JMD vyvinut a jaké jsou jeho klíčové vlastnosti?

Údaje o věku byly pečlivě rozděleny do oblastí anonymity, aby bylo zajištěno alespoň pět účastníků na skupinu, klasifikovaných samostatně podle pohlaví a kohorty.

Výzkumníci použili hadí potrubí pro Qiime2 s názvem „SNAQ“ ke zpracování dat sekvenování 16S rRNA, zatímco pro metagenomická data brokovnice byly použity samostatné interní potrubí. Posledně jmenované kanály zahrnují ustanovení pro automatizaci taxonomických úkolů vyhovujících NCBI (Kraken 2, Bracken a Metaphlan), funkční profily (FMAP) a anotace metadat. Článek poznamenává, že během sekvenování brokovnice budou úplné výsledky analýzy dostupné v budoucí verzi databáze.

NIBN JMD je založen na vlastní implementaci platformy Manta, která výzkumníkům poskytla řadu vestavěných multifaktoriálních analytických nástrojů schopných vizualizovat asociace mikrobiomu a zdraví a zkoumat korelace v datech. Výzkumníci také vyvinuli interní skript pro automatizaci importu a zpracování dat z nových a budoucích vzorků.

A co je nejdůležitější, NIBN JMD představuje bohatý, dobře strukturovaný soubor dat, architektonicky zaměřený na uživatelsky přívětivý přístup a schopný integrace s většinou analytických nástrojů zlatého standardu. Veřejné rozhraní podporuje otevřenou vědu a doufá, že přinese revoluci do budoucích kolaborativních studií mikrobiomů. Zatímco základní data jsou otevřeně dostupná, přístup k obsáhlejším metadatům vyžaduje dohodu o spolupráci a schválení institucionální revizní radou (IRB), aby bylo zajištěno etické zacházení s daty.

Závěry

NIBN JMD představuje významný pokrok v infrastruktuře výzkumu mikrobiomů a poskytuje vědcům bohatě komentovaný, veřejně dostupný zdroj – jeden z největších a nejkomplexnějších svého druhu. Doplňuje další globální zdroje vysoce konzistentními a interaktivními analytickými nástroji. Tato databáze má potenciál urychlit objevy ve vědě o mikrobiomech, informovat o personalizovaných zdravotních strategiích a urychlit vývoj intervencí, které využívají mikrobiom.

Byl již použit ve studiích, které prokázaly souvislosti mezi střevní mikroflórou a faktory, jako jsou dietní vzorce (včetně příjmu ječmene a vitaminu B1), střevní návyky a metabolická onemocnění, jako je obezita a diabetes 2. typu. Zatímco jeho současné omezení pro japonské účastníky omezuje jeho globální zobecnění, ukazuje první krok ke zdravějším zítřkům.

Zdroje: