Una nueva base de datos japonesa revela cómo se conectan los microbios intestinales y la dieta

Una nueva base de datos japonesa revela cómo se conectan los microbios intestinales y la dieta

Con el lanzamiento de la base de datos de microbiomas de Japón NIBN, los científicos obtienen una ventana sin precedentes sobre cómo el estilo de vida y la dieta dan forma a nuestro microbioma e influyen en la salud a largo plazo.

En un estudio publicado recientemente enInformes científicosLos investigadores presentaron la base de datos de microbiomas de Japón NIBN (NIBN JMD), una gran base de datos disponible públicamente de perfiles de microbiomas humanos diversos y saludables (que contiene más de 2000 muestras de microbiomas) con hasta 1000 puntos de metadatos por muestra, así como estudios longitudinales.

La base de datos tiene como objetivo facilitar y promover futuros estudios de asociación de microbiomas e investigaciones médicas al proporcionar a los investigadores un conjunto de datos de referencia integral con el cual comparar los impactos del microbioma intestinal y las asociaciones causales, allanando el camino para enfermedades crónicas asociadas a microbiomas y intervenciones en el estilo de vida. Este artículo describe la base de datos NIBN JMD, sus características y aplicaciones potenciales.

fondo

Las muestras provinieron de nueve ubicaciones diferentes en seis prefecturas japonesas, incluidos centros urbanos como Tokio y Osaka, así como áreas rurales como Minamiuonuma, lo que mejora la diversidad regional.

Un creciente conjunto de investigaciones destaca la importancia del microbioma intestinal humano en la configuración de la salud y la enfermedad del huésped. Los estudios han establecido una fuerte relación bidireccional entre las características del microbioma intestinal (composición y densidades relativas de la flora intestinal) y los resultados clínicos, incluida la obesidad, las infecciones, la inflamación e incluso el cáncer.

Si bien los avances significativos en las tecnologías de secuenciación de próxima generación (incluidas la genómica, la proteómica y la transcriptómica) han proporcionado a los científicos cantidades sin precedentes de datos de microbiomas, los conjuntos de datos existentes adolecen de los hilos comunes de metadatos inadecuados y anotaciones contextuales. Además, las bases de datos tradicionales proporcionan estadísticas resumidas calculadas a partir de datos agregados de múltiples estudios, pero no tienen en cuenta las diferencias metodológicas entre los estudios.

Estas limitaciones obstaculizan las investigaciones generalizables y a gran escala de las interacciones con la salud del microbioma, lo que dificulta el descubrimiento y la implementación de intervenciones dirigidas a una amplia gama de dietas, estilos de vida y enfermedades. Esto requiere el desarrollo de una base de datos de microbioma humano estandarizada que incluya diversos datos de secuenciación y anotaciones exhaustivas de metadatos, lo que facilitaría aprovechar todo el potencial del microbioma intestinal para mitigar las enfermedades humanas y promover el bienestar global.

¿Qué es Nibn JMD?

Los investigadores utilizaron un proceso personalizado llamado "SNAQ" para el análisis de datos 16S, que incluía umbrales de calidad específicos (recorte BBDUK) y la versión 138 de la base de datos Silva para taxonomía.

Los Institutos Nacionales de Innovación Biomédica, Salud y Nutrición (NIBN, anteriormente Nibiohn) es un esfuerzo de investigación colaborativo japonés entre el Instituto Nacional de Innovación Biomédica (NIBIO) y el Instituto Nacional de Salud y Nutrición (NIHN). Fundada en 2005, la organización tiene como objetivo promover la innovación biomédica, la nutrición y la producción farmacéutica para la población japonesa.

NIBN reconoció lagunas en las bases de datos actuales de microbioma humano y abordó este reclutamiento de muestras de heces y metadatos extensos tanto de su propia red de investigación extensa como de múltiples colaboradores para generar uno de los conjuntos de datos de microbioma humano más grandes que existen. Esta novedosa base de datos, denominada “NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD)”, esta novedosa base de datos, que está disponible públicamente con algunas limitaciones, tiene como objetivo liberar el verdadero potencial clínico del microbioma intestinal humano a través de una anotación de metadatos sin precedentes y un diseño de autoensamblaje.

La base de datos incluye actualmente 2273 muestras de microbiomas de 2068 sujetos, cada uno conectado a hasta 1000 puntos de metadatos, que cubren datos demográficos, dietas, estilos de vida, actividad física e historial médico de los participantes. Si bien todas las muestras tienen metadatos básicos, el nivel de detalle depende de la cohorte específica. La base de datos también contiene muestras longitudinales obtenidas por colaboradores, lo que permite análisis de la dinámica del microbioma temporal. En particular, todo el procesamiento de datos se adhirió a protocolos estandarizados para mantener la coherencia y la confiabilidad en una variedad de muestras.

¿Cómo se desarrolló Nibn JMD y cuáles son sus características clave?

Los datos de edad se dividieron cuidadosamente en áreas de anonimato para garantizar al menos cinco participantes por grupo, clasificados por separado por género y cohorte.

Los investigadores utilizaron un canal de fabricación de serpientes para Qiime2 llamado "SNAQ" para procesar los datos de secuenciación del ARNr 16S, mientras que se utilizaron canales internos separados para los datos metagenómicos de escopeta. Estos últimos canales incluyen disposiciones para automatizar tareas taxonómicas compatibles con NCBI (Kraken 2, Bracken y Metaphlan), perfiles funcionales (FMAP) y anotaciones de metadatos. El artículo señala que durante la secuenciación de la escopeta, los resultados completos del análisis estarán disponibles en una versión futura de la base de datos.

El NIBN JMD se basa en una implementación personalizada de la plataforma Manta, que proporcionó a los investigadores una gama de herramientas de análisis multifactorial integradas capaces de visualizar asociaciones entre microbioma y salud y explorar correlaciones dentro de los datos. Los investigadores también desarrollaron un script interno para automatizar la importación y el procesamiento de datos de muestras nuevas y futuras.

Lo más importante es que NIBN JMD representa un conjunto de datos rico y bien estructurado, centrado arquitectónicamente en un acceso fácil de usar y capaz de integrarse con la mayoría de las herramientas analíticas estándar. La interfaz pública apoya la ciencia abierta y espera revolucionar futuros estudios colaborativos de microbiomas. Si bien los datos básicos están disponibles abiertamente, el acceso a metadatos más completos requiere un acuerdo de colaboración y la aprobación de la junta de revisión institucional (IRB) para garantizar el manejo ético de los datos.

Conclusiones

NIBN JMD representa un avance significativo en la infraestructura de investigación del microbioma, ya que proporciona a los científicos un recurso disponible públicamente y ricamente comentado, uno de los más grandes y completos de su tipo. Complementa otros recursos globales con herramientas de análisis interactivas y de alta consistencia. Esta base de datos tiene el potencial de acelerar los descubrimientos en la ciencia del microbioma, informar estrategias de salud personalizadas y acelerar el desarrollo de intervenciones que utilicen el microbioma.

Ya se ha utilizado en estudios que establecen asociaciones entre la microbiota intestinal y factores como los patrones dietéticos (incluida la ingesta de cebada y vitamina B1), los hábitos intestinales y las enfermedades metabólicas como la obesidad y la diabetes tipo 2. Si bien su limitación actual para los participantes japoneses limita su generalización global, muestra el primer paso hacia un mañana más saludable.

Fuentes: