Uusi japanilainen tietokanta paljastaa, kuinka suolistomikrobit ja ruokavalio liittyvät toisiinsa

Uusi japanilainen tietokanta paljastaa, kuinka suolistomikrobit ja ruokavalio liittyvät toisiinsa

NIBN Japan Microbiome Database -tietokannan lanseerauksen myötä tutkijat saavat ennennäkemättömän näkymän siihen, kuinka elämäntapa ja ruokavalio muokkaavat mikrobiomiamme ja vaikuttavat pitkän aikavälin terveyteen.

Äskettäin julkaistussa tutkimuksessa vuonnaTieteelliset raportitTutkijat esittelivät NIBN Japan Microbiome Databasen (NIBN JMD), suuren, julkisesti saatavilla olevan tietokannan erilaisista terveistä ihmisen mikrobiomiprofiileista (sisältäen yli 2 000 mikrobiominäytettä), jossa on jopa 1 000 metatietopistettä näytettä kohti, sekä pitkittäistutkimukset.

Tietokannan tarkoituksena on helpottaa ja edistää tulevia mikrobiomien assosiaatiotutkimuksia ja lääketieteellistä tutkimusta tarjoamalla tutkijoille kattavan perustietojoukon, jota vastaan ​​voidaan verrata suoliston mikrobiomivaikutuksia ja kausaalisia assosiaatioita, mikä tasoittaa tietä mikrobiomiin liittyville kroonisille sairauksille ja elämäntavoilla. Tässä artikkelissa kuvataan NIBN JMD -tietokanta, sen ominaisuuksia ja mahdollisia sovelluksia.

tausta

Näytteet tulivat yhdeksästä eri paikasta kuudessa Japanin prefektuurissa, mukaan lukien kaupunkikeskukset, kuten Tokio ja Osaka, sekä maaseutualueet, kuten Minamiuonuma, mikä lisää alueellista monimuotoisuutta.

Yhä useampi tutkimus korostaa ihmisen suoliston mikrobiomin merkitystä isännän terveyden ja sairauksien muokkaamisessa. Tutkimukset ovat osoittaneet vahvan kaksisuuntaisen yhteyden suoliston mikrobiomien ominaisuuksien (suolistoflooran koostumus ja suhteellinen tiheys) ja kliinisten tulosten, mukaan lukien liikalihavuuden, infektioiden, tulehdusten ja jopa syöpien, välillä.

Vaikka merkittävät edistysaskeleet seuraavan sukupolven sekvensointitekniikoissa (mukaan lukien genomiikka, proteomiikka ja transkriptomiikka) ovat tarjonneet tutkijoille ennennäkemättömän määrän mikrobiomitietoja, olemassa olevat tietojoukot kärsivät riittämättömien metatietojen ja kontekstuaalisten huomautusten yhteisistä säikeistä. Lisäksi perinteiset tietokannat tarjoavat useiden tutkimusten aggregoiduista tiedoista laskettuja yhteenvetotilastoja, mutta ne eivät ota huomioon tutkimusten välisiä metodologisia eroja.

Nämä rajoitukset estävät yleistettäviä, laajamittaisia ​​tutkimuksia vuorovaikutuksista mikrobiomin terveyden kanssa, mikä estää moniin ruokavalioihin, elämäntapoihin ja sairauksiin kohdistuvien interventioiden löytämisen ja käyttöönoton. Tämä edellyttää standardoidun ihmisen mikrobiomitietokannan kehittämistä, joka sisältää sekä monipuolisia sekvensointitietoja että perusteellisia metatietomerkintöjä, mikä helpottaisi suoliston mikrobiomin täyden potentiaalin hyödyntämistä ihmisten sairauksien lievittämisessä ja maailmanlaajuisen hyvinvoinnin edistämisessä.

Mikä on Nibn JMD?

Tutkijat käyttivät mukautettua "SNAQ"-nimistä putkia 16S-tietojen analysointiin, joka sisälsi erityiset laatukynnykset (BBDUK-trimmaus) ja Silva-tietokannan versiota 138 taksonomiaa varten.

National Institutes of Biomedical Innovation, Health and Nutrition (NIBN, entinen Nibiohn) on japanilainen tutkimusyhteistyö National Institute of Biomedical Innovation (NIBIO) ja National Institute of Health and Nutrition (NIHN) välillä. Vuonna 2005 perustettu organisaatio pyrkii edistämään biolääketieteen innovaatioita, ravitsemus- ja lääketuotantoa Japanin väestölle.

NIBN havaitsi puutteita nykyisissä ihmisen mikrobiomitietokannassa ja käsitteli tätä ulostenäytteiden ja laajojen metatietojen keräämistä sekä omasta laajasta tutkimusverkostostaan ​​että useista yhteistyökumppaneistaan ​​luodakseen yhden suurimmista olemassa olevista ihmisen mikrobiomitietosarjoista. Tämä uusi tietokanta, nimeltään "NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD), tämä uusi tietokanta, joka on julkisesti saatavilla tietyin rajoituksin, pyrkii vapauttamaan ihmisen suoliston mikrobiomin todellisen kliinisen potentiaalin ennennäkemättömien metatietomerkintöjen ja itsekokoonpanosuunnitelman avulla.

Tietokanta sisältää tällä hetkellä 2 273 mikrobiominäytettä 2 068 koehenkilöltä, joista jokainen on yhdistetty jopa 1 000 metatietopisteeseen ja jotka kattavat osallistujien väestötiedot, ruokavaliot, elämäntavat, fyysisen aktiivisuuden ja sairaushistorian. Vaikka kaikilla näytteillä on perusmetatiedot, yksityiskohtien taso riippuu tietystä kohortista. Tietokanta sisältää myös yhteistyökumppaneilta peräisin olevia pitkittäisnäytteitä, joiden avulla voidaan analysoida ajallista mikrobiomidynamiikkaa. Erityisesti kaikessa tietojenkäsittelyssä noudatettiin standardoituja protokollia johdonmukaisuuden ja luotettavuuden säilyttämiseksi useissa eri näytteissä.

Miten Nibn JMD kehitettiin ja mitkä ovat sen tärkeimmät ominaisuudet?

Ikätiedot jaettiin huolellisesti anonymiteettialueisiin, jotta varmistettiin vähintään viisi osallistujaa ryhmää kohden, ja ne luokiteltiin erikseen sukupuolen ja kohortin mukaan.

Tutkijat käyttivät Qiime2:lle SNAQ-nimistä käärmeenvalmistusputkia 16S rRNA:n sekvensointitietojen käsittelemiseen, kun taas erillisiä sisäisiä putkia käytettiin haulikoiden metagenomista dataa varten. Jälkimmäiset putkistot sisältävät säännöksiä NCBI-yhteensopivien taksonomisten tehtävien (Kraken 2, Bracken ja Metaphlan), toiminnallisten profiilien (FMAP) ja metatietomerkintöjen automatisoimiseksi. Paperi toteaa, että haulikon sekvensoinnin aikana täydelliset analyysitulokset ovat saatavilla tietokannan tulevassa versiossa.

NIBN JMD perustuu Manta-alustan mukautettuun toteutukseen, joka tarjosi tutkijoille joukon sisäänrakennettuja monitekijäanalyysityökaluja, jotka pystyvät visualisoimaan mikrobiomi-terveysassosiaatioita ja tutkimaan tietojen korrelaatioita. Tutkijat kehittivät myös sisäisen komentosarjan uusien ja tulevien näytteiden tietojen tuonnin ja käsittelyn automatisoimiseksi.

Mikä tärkeintä, NIBN JMD edustaa rikasta, hyvin jäsenneltyä tietojoukkoa, joka on arkkitehtonisesti keskittynyt käyttäjäystävälliseen käyttöön ja joka voidaan integroida useimpiin kultastandardin mukaisiin analyyttisiin työkaluihin. Julkinen käyttöliittymä tukee avointa tiedettä ja toivoo mullistavansa tulevaisuuden yhteistoiminnallisia mikrobiomitutkimuksia. Vaikka perustiedot ovat avoimesti saatavilla, kattavampiin metatietoihin pääsy edellyttää yhteistyösopimusta ja institutionaalisen arviointilautakunnan (IRB) hyväksyntää tietojen eettisen käsittelyn varmistamiseksi.

Johtopäätökset

NIBN JMD edustaa merkittävää edistystä mikrobiomitutkimusinfrastruktuurissa, tarjoten tutkijoille runsaasti selitettyjä, julkisesti saatavilla olevia resursseja – yhden laajimmista ja kattavimmista laatuaan. Se täydentää muita maailmanlaajuisia resursseja johdonmukaisilla ja interaktiivisilla analyysityökaluilla. Tämä tietokanta voi nopeuttaa mikrobiomitieteen löytöjä, antaa tietoja henkilökohtaisista terveysstrategioista ja nopeuttaa mikrobiomia hyödyntävien interventioiden kehittämistä.

Sitä on jo käytetty tutkimuksissa, joissa on osoitettu yhteyksiä suoliston mikrobiotan ja tekijöiden, kuten ruokailutottumusten (mukaan lukien ohran ja B1-vitamiinin saanti), suolistotottumusten ja aineenvaihduntasairauksien, kuten liikalihavuuden ja tyypin 2 diabeteksen, välillä. Vaikka sen nykyinen rajoitus japanilaisille osallistujille rajoittaa sen maailmanlaajuista yleistettävyyttä, se on ensimmäinen askel kohti terveellisempää huomista.

Lähteet: