Une nouvelle base de données japonaise révèle le lien entre les microbes intestinaux et l’alimentation

Une nouvelle base de données japonaise révèle le lien entre les microbes intestinaux et l’alimentation

Avec le lancement de la base de données NIBN Japan Microbiome, les scientifiques bénéficient d'une fenêtre sans précédent sur la manière dont le mode de vie et l'alimentation façonnent notre microbiome et influencent la santé à long terme.

Dans une étude récemment publiée dansRapports scientifiquesLes chercheurs ont présenté la base de données NIBN Japan Microbiome (NIBN JMD), une vaste base de données accessible au public de profils de microbiome humain divers et sains (contenant plus de 2 000 échantillons de microbiome) avec jusqu'à 1 000 points de métadonnées par échantillon, ainsi que des études longitudinales.

La base de données vise à faciliter et à faire progresser les futures études sur les associations du microbiome et la recherche médicale en fournissant aux chercheurs un ensemble complet de données de base permettant de comparer les impacts du microbiome intestinal et les associations causales, ouvrant ainsi la voie aux maladies chroniques et aux interventions liées au mode de vie associées au microbiome. Cet article décrit la base de données NIBN JMD, ses fonctionnalités et ses applications potentielles.

arrière-plan

Les échantillons provenaient de neuf endroits différents dans six préfectures japonaises, notamment des centres urbains tels que Tokyo et Osaka ainsi que des zones rurales telles que Minamiuonuma, améliorant ainsi la diversité régionale.

Un nombre croissant de recherches soulignent l’importance du microbiome intestinal humain dans la santé et la maladie de l’hôte. Des études ont établi une forte relation bidirectionnelle entre les caractéristiques du microbiome intestinal (composition et densités relatives de la flore intestinale) et les résultats cliniques, notamment l’obésité, les infections, l’inflammation et même les cancers.

Alors que des progrès significatifs dans les technologies de séquençage de nouvelle génération (y compris la génomique, la protéomique et la transcriptomique) ont fourni aux scientifiques des quantités sans précédent de données sur le microbiome, les ensembles de données existants souffrent du fil conducteur de métadonnées et d'annotations contextuelles inadéquates. De plus, les bases de données traditionnelles fournissent des statistiques récapitulatives calculées à partir des données agrégées de plusieurs études, mais elles ne prennent pas en compte les différences méthodologiques entre les études.

Ces limitations entravent les recherches généralisables à grande échelle sur les interactions avec la santé du microbiome, entravant ainsi la découverte et le déploiement d’interventions ciblant un large éventail de régimes alimentaires, de modes de vie et de maladies. Cela nécessite le développement d’une base de données standardisée sur le microbiome humain comprenant à la fois diverses données de séquençage et une annotation approfondie des métadonnées, ce qui faciliterait l’exploitation du plein potentiel du microbiome intestinal pour atténuer les maladies humaines et promouvoir le bien-être mondial.

Qu’est-ce que Nibn JMD ?

Les chercheurs ont utilisé un pipeline personnalisé appelé « SNAQ » pour l’analyse des données 16S, qui comprenait des seuils de qualité spécifiques (réglage BBDUK) et la version 138 de la base de données Silva pour la taxonomie.

Les Instituts nationaux d'innovation biomédicale, de santé et de nutrition (NIBN, anciennement Nibiohn) sont un effort de recherche collaboratif japonais entre l'Institut national d'innovation biomédicale (NIBIO) et l'Institut national de santé et de nutrition (NIHN). Fondée en 2005, l'organisation vise à faire progresser l'innovation biomédicale, la nutrition et la production pharmaceutique pour la population japonaise.

Le NIBN a reconnu les lacunes des bases de données actuelles sur le microbiome humain et a abordé ce recrutement d'échantillons de selles et de métadonnées étendues provenant de son propre réseau de recherche étendu et de plusieurs collaborateurs afin de générer l'un des plus grands ensembles de données sur le microbiome humain existant. Cette nouvelle base de données, nommée « NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD) », cette nouvelle base de données, accessible au public avec certaines limitations, vise à libérer le véritable potentiel clinique du microbiome intestinal humain grâce à une annotation de métadonnées sans précédent et une conception d'auto-assemblage.

La base de données comprend actuellement 2 273 échantillons de microbiome provenant de 2 068 sujets, chacun connecté à jusqu'à 1 000 points de métadonnées, couvrant les données démographiques, les régimes alimentaires, les modes de vie, l'activité physique et les antécédents médicaux des participants. Bien que tous les échantillons disposent de métadonnées de base, le niveau de détail dépend de la cohorte spécifique. La base de données contient également des échantillons longitudinaux dérivés de collaborateurs, permettant des analyses de la dynamique temporelle du microbiome. Notamment, tous les traitements de données ont respecté des protocoles standardisés pour maintenir la cohérence et la fiabilité sur une variété d'échantillons.

Comment Nibn JMD a-t-il été développé et quelles sont ses principales caractéristiques ?

Les données sur l'âge ont été soigneusement divisées en zones d'anonymat pour garantir qu'il y ait au moins cinq participants par groupe, classés séparément par sexe et par cohorte.

Les chercheurs ont utilisé un pipeline serpent pour Qiime2 appelé « SNAQ » pour traiter les données de séquençage de l’ARNr 16S, tandis que des pipelines internes distincts ont été utilisés pour les données métagénomiques de fusil de chasse. Ces derniers pipelines incluent des dispositions pour automatiser les tâches taxonomiques conformes au NCBI (Kraken 2, Bracken et Metaphlan), les profils fonctionnels (FMAP) et l'annotation des métadonnées. Le document note que lors du séquençage au fusil de chasse, les résultats complets de l’analyse seront disponibles dans une future version de la base de données.

Le NIBN JMD est basé sur une implémentation personnalisée de la plateforme Manta, qui a fourni aux chercheurs une gamme d'outils d'analyse multifactorielle intégrés capables de visualiser les associations microbiome-santé et d'explorer les corrélations au sein des données. Les chercheurs ont également développé un script interne pour automatiser l’importation et le traitement des données provenant d’échantillons nouveaux et futurs.

Plus important encore, NIBN JMD représente un ensemble de données riche et bien structuré, architecturalement axé sur un accès convivial et capable de s'intégrer à la plupart des outils analytiques de référence. L’interface publique soutient la science ouverte et espère révolutionner les futures études collaboratives sur le microbiome. Bien que les données de base soient librement disponibles, l'accès à des métadonnées plus complètes nécessite un accord de collaboration et l'approbation d'un comité d'examen institutionnel (IRB) pour garantir un traitement éthique des données.

Conclusions

NIBN JMD représente une avancée significative dans l’infrastructure de recherche sur le microbiome, fournissant aux scientifiques une ressource richement annotée et accessible au public – l’une des plus vastes et des plus complètes de ce type. Il complète d’autres ressources mondiales avec des outils d’analyse interactifs et hautement cohérents. Cette base de données a le potentiel d’accélérer les découvertes scientifiques sur le microbiome, d’éclairer les stratégies de santé personnalisées et d’accélérer le développement d’interventions utilisant le microbiome.

Il a déjà été utilisé dans des études établissant des associations entre le microbiote intestinal et des facteurs tels que les habitudes alimentaires (notamment l’apport d’orge et de vitamine B1), les habitudes intestinales et les maladies métaboliques telles que l’obésité et le diabète de type 2. Bien que ses limites actuelles pour les participants japonais limitent sa généralisabilité à l'échelle mondiale, elle constitue la première étape vers un avenir plus sain.

Sources :