Uus Jaapani andmebaas näitab, kuidas soolestiku mikroobid ja toitumine on omavahel seotud

Uus Jaapani andmebaas näitab, kuidas soolestiku mikroobid ja toitumine on omavahel seotud

NIBN Jaapani mikrobioomide andmebaasi käivitamisega saavad teadlased enneolematu ülevaate sellest, kuidas elustiil ja toitumine kujundavad meie mikrobioomi ja mõjutavad pikaajalist tervist.

Hiljuti avaldatud uuringus aastalTeaduslikud aruandedTeadlased tutvustasid NIBN Jaapani mikrobioomide andmebaasi (NIBN JMD), suurt avalikult kättesaadavat andmebaasi mitmekesiste tervete inimeste mikrobioomiprofiilide kohta (mis sisaldab rohkem kui 2000 mikrobioomiproovi) kuni 1000 metaandmepunktiga proovi kohta, samuti pikisuunalisi uuringuid.

Andmebaasi eesmärk on hõlbustada ja edendada tulevasi mikrobioomide assotsiatsiooniuuringuid ja meditsiiniuuringuid, pakkudes teadlastele põhjalikku lähteandmeid, mille alusel võrrelda soolestiku mikrobioomi mõju ja põhjuslikke seoseid, sillutades teed mikrobioomiga seotud kroonilistele haigustele ja elustiili sekkumistele. Selles artiklis kirjeldatakse NIBN JMD andmebaasi, selle funktsioone ja potentsiaalseid rakendusi.

taustal

Proovid tulid üheksast erinevast kohast kuuest Jaapani prefektuurist, sealhulgas linnakeskustest, nagu Tokyo ja Osaka, ning maapiirkondadest, nagu Minamiuonuma, parandades piirkondlikku mitmekesisust.

Üha suurem hulk uuringuid tõstab esile inimese soolestiku mikrobioomi tähtsust peremeesorganismi tervise ja haiguste kujundamisel. Uuringud on tuvastanud tugeva kahesuunalise seose soolestiku mikrobioomi omaduste (soolefloora koostis ja suhteline tihedus) ja kliiniliste tulemuste, sealhulgas rasvumise, infektsioonide, põletiku ja isegi vähi vahel.

Kuigi olulised edusammud järgmise põlvkonna sekveneerimistehnoloogiates (sealhulgas genoomika, proteoomika ja transkriptoomika) on andnud teadlastele enneolematul hulgal mikrobioomiandmeid, kannatavad olemasolevad andmekogumid ebapiisavate metaandmete ja kontekstuaalse annotatsiooni ühise lõime all. Lisaks pakuvad traditsioonilised andmebaasid koondstatistikat, mis on arvutatud mitme uuringu koondandmete põhjal, kuid need ei võta arvesse uuringute metoodilisi erinevusi.

Need piirangud takistavad üldistatavaid ja laiaulatuslikke koostoimete uurimist mikrobioomi tervisega, takistades seeläbi sekkumiste avastamist ja kasutuselevõttu, mis on suunatud laiale valikule toitumisele, elustiilile ja haigustele. Selleks on vaja välja töötada standardiseeritud inimese mikrobioomi andmebaas, mis sisaldab nii erinevaid järjestusandmeid kui ka põhjalikku metaandmete annotatsiooni, mis hõlbustaks soolestiku mikrobioomi täieliku potentsiaali ärakasutamist inimeste haiguste leevendamisel ja ülemaailmse heaolu edendamisel.

Mis on Nibn JMD?

Teadlased kasutasid 16S andmete analüüsiks kohandatud torujuhet nimega "SNAQ", mis hõlmas spetsiifilisi kvaliteediläve (BBDUK kärpimine) ja taksonoomia jaoks Silva andmebaasi versiooni 138.

Riiklikud biomeditsiini innovatsiooni, tervise ja toitumise instituudid (NIBN, endine Nibiohn) on Jaapani riikliku biomeditsiini innovatsiooni instituudi (NIBIO) ja riikliku tervise- ja toitumisinstituudi (NIHN) vaheline koostöö. 2005. aastal asutatud organisatsiooni eesmärk on edendada Jaapani elanikkonna biomeditsiinilist innovatsiooni, toitumist ja ravimite tootmist.

NIBN tuvastas lüngad praegustes inimese mikrobioomi andmebaasides ja käsitles seda väljaheiteproovide ja ulatuslike metaandmete värbamist nii oma ulatuslikult uurimisvõrgustikult kui ka mitmetelt koostööpartneritelt, et luua üks suurimaid olemasolevaid inimese mikrobioomiandmeid. Selle uudse andmebaasi nimega "NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD)," selle uudse andmebaasi, mis on avalikult saadaval teatud piirangutega, eesmärk on vabastada inimese soolestiku mikrobiomi tõeline kliiniline potentsiaal enneolematu metaandmete annotatsiooni ja isekoostekujunduse kaudu.

Andmebaas sisaldab praegu 2273 mikrobioomiproovi 2068 katsealuselt, millest igaüks on ühendatud kuni 1000 metaandmepunktiga, hõlmates osalejate demograafiat, toitumist, elustiili, füüsilist aktiivsust ja haiguslugu. Kuigi kõigil proovidel on põhilised metaandmed, sõltub üksikasjalikkuse tase konkreetsest kohordist. Andmebaas sisaldab ka kaastöötajatelt saadud pikisuunalisi proove, mis võimaldavad analüüsida ajalist mikrobioomi dünaamikat. Eelkõige järgis kogu andmetöötlus standardiseeritud protokolle, et säilitada erinevate proovide järjepidevus ja usaldusväärsus.

Kuidas Nibn JMD välja töötati ja millised on selle peamised omadused?

Vanuseandmed jagati hoolikalt anonüümsuse piirkondadeks, et tagada vähemalt viis osalejat rühma kohta, liigitatuna soo ja kohordi järgi.

Teadlased kasutasid 16S rRNA sekveneerimisandmete töötlemiseks Qiime2 jaoks SNAQ-nimelist maoloomade torujuhet, samal ajal kui haavlipüssi metagenoomiliste andmete jaoks kasutati eraldi sisemisi torujuhtmeid. Viimased torujuhtmed sisaldavad sätteid NCBI-ga ühilduvate taksonoomiliste ülesannete (Kraken 2, Bracken ja Metaphlan), funktsionaalsete profiilide (FMAP) ja metaandmete annotatsiooni automatiseerimiseks. Dokumendis märgitakse, et haavli järjestamise ajal on täielikud analüüsitulemused saadaval andmebaasi tulevases versioonis.

NIBN JMD põhineb Manta platvormi kohandatud teostusel, mis andis teadlastele sisseehitatud mitmefaktorilise analüüsi tööriistad, mis on võimelised visualiseerima mikrobiomi-tervise seoseid ja uurima andmete korrelatsioone. Teadlased töötasid välja ka sisemise skripti uute ja tulevaste proovide andmete importimise ja töötlemise automatiseerimiseks.

Kõige tähtsam on see, et NIBN JMD esindab rikkalikku, hästi struktureeritud andmekogumit, mis on arhitektuuriliselt keskendunud kasutajasõbralikule juurdepääsule ja mida on võimalik integreerida enamiku kuldstandarditega analüütiliste tööriistadega. Avalik liides toetab avatud teadust ja loodab muuta tulevasi koostööpõhiseid mikrobioomiuuringuid. Kuigi põhiandmed on avalikult kättesaadavad, on andmete eetilise käitlemise tagamiseks vaja põhjalikumatele metaandmetele juurdepääsuks koostöölepingut ja institutsioonilise läbivaatamisnõukogu (IRB) heakskiitu.

Järeldused

NIBN JMD kujutab endast olulist edasiminekut mikrobioomi uurimise infrastruktuuris, pakkudes teadlastele rikkalikult kommenteeritud, avalikult kättesaadavat ressurssi – üht suurimat ja kõikehõlmavamat omataolist. See täiendab teisi globaalseid ressursse suure järjepidevuse ja interaktiivsete analüüsivahenditega. Sellel andmebaasil on potentsiaal kiirendada mikrobioomiteaduse avastusi, anda teavet isikupärastatud tervisestrateegiate kohta ja kiirendada mikrobioomi kasutavate sekkumiste väljatöötamist.

Seda on juba kasutatud uuringutes, mis tuvastavad seoseid soolestiku mikrobiota ja selliste tegurite vahel nagu toitumisharjumused (sealhulgas odra ja B1-vitamiini tarbimine), väljaheiteharjumused ja ainevahetushaigused, nagu rasvumine ja 2. tüüpi diabeet. Kuigi Jaapani osalejate praegune piirang piirab selle üldist üldistavust, näitab see esimest sammu tervislikuma homse poole.

Allikad: