Nova japanska baza podataka otkriva kako su crijevni mikrobi i prehrana povezani

Nova japanska baza podataka otkriva kako su crijevni mikrobi i prehrana povezani

S pokretanjem NIBN Japan Microbiome Database, znanstvenici dobivaju uvid bez presedana u to kako stil života i prehrana oblikuju naš mikrobiom i utječu na dugoročno zdravlje.

U nedavno objavljenoj studiji uZnanstvena izvješćaIstraživači su predstavili NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD), veliku, javno dostupnu bazu podataka različitih profila zdravih ljudskih mikrobioma (koja sadrži više od 2000 uzoraka mikrobioma) s do 1000 metapodataka po uzorku, kao i longitudinalnim studijama.

Baza podataka ima za cilj olakšati i unaprijediti buduće studije povezanosti mikrobioma i medicinska istraživanja pružajući istraživačima sveobuhvatan skup osnovnih podataka s kojima mogu usporediti utjecaje na crijevne mikrobiome i uzročne povezanosti, utirući put za intervencije kroničnih bolesti i načina života povezanih s mikrobiomima. Ovaj članak opisuje NIBN JMD bazu podataka, njezine značajke i potencijalne primjene.

pozadina

Uzorci su došli s devet različitih lokacija u šest japanskih prefektura, uključujući urbana središta poput Tokija i Osake, kao i ruralna područja poput Minamiuonume, poboljšavajući regionalnu raznolikost.

Sve veći broj istraživanja naglašava važnost mikrobioma ljudskog crijeva u oblikovanju zdravlja i bolesti domaćina. Studije su uspostavile snažnu dvosmjernu vezu između karakteristika crijevnog mikrobioma (sastav i relativna gustoća crijevne flore) i kliničkih ishoda, uključujući pretilost, infekcije, upale, pa čak i rak.

Dok je značajan napredak u tehnologijama sekvenciranja sljedeće generacije (uključujući genomiku, proteomiku i transkriptomiku) znanstvenicima pružio dosad neviđene količine podataka o mikrobiomima, postojeći skupovi podataka pate od zajedničkih niti neadekvatnih metapodataka i kontekstualnih oznaka. Osim toga, tradicionalne baze podataka daju sumarnu statistiku izračunatu agregiranim podacima iz više studija, ali ne uzimaju u obzir metodološke razlike između studija.

Ova ograničenja ometaju generalizirana, opsežna istraživanja interakcija sa zdravljem mikrobioma, čime se ometa otkrivanje i primjena intervencija usmjerenih na širok raspon načina prehrane, načina života i bolesti. To zahtijeva razvoj standardizirane baze podataka ljudskog mikrobioma koja uključuje različite podatke o sekvenciranju i temeljite bilješke metapodataka, što bi olakšalo iskorištavanje punog potencijala crijevnog mikrobioma u ublažavanju ljudskih bolesti i promicanju globalnog blagostanja.

Što je Nibn JMD?

Istraživači su koristili prilagođeni cjevovod pod nazivom "SNAQ" za analizu 16S podataka, koji je uključivao specifične pragove kvalitete (BBDUK trimming) i verziju 138 baze podataka Silva za taksonomiju.

Nacionalni instituti za biomedicinske inovacije, zdravlje i prehranu (NIBN, bivši Nibiohn) japansko su zajedničko istraživanje između Nacionalnog instituta za biomedicinske inovacije (NIBIO) i Nacionalnog instituta za zdravlje i prehranu (NIHN). Osnovana 2005., organizacija ima za cilj unaprijediti biomedicinske inovacije, prehranu i farmaceutsku proizvodnju za japansko stanovništvo.

NIBN je prepoznao nedostatke u trenutnim bazama podataka o ljudskom mikrobiomu i pozabavio se ovim prikupljanjem uzoraka stolice i opsežnih metapodataka iz vlastite opsežne istraživačke mreže i višestrukih suradnika kako bi generirao jedan od najvećih skupova podataka o ljudskom mikrobiomu koji postoji. Ova nova baza podataka, nazvana "NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD)", ova nova baza podataka, koja je javno dostupna uz određena ograničenja, ima za cilj osloboditi pravi klinički potencijal mikrobioma ljudskog crijeva kroz do sada neviđenu oznaku metapodataka i dizajn koji se sam sastavlja.

Baza podataka trenutno uključuje 2.273 uzorka mikrobioma od 2.068 subjekata, od kojih je svaki povezan s do 1.000 točaka metapodataka, pokrivajući demografske podatke sudionika, prehranu, stilove života, fizičku aktivnost i povijest bolesti. Iako svi uzorci imaju osnovne metapodatke, razina detalja ovisi o specifičnoj skupini. Baza podataka također sadrži longitudinalne uzorke dobivene od suradnika, što omogućuje analizu temporalne dinamike mikrobioma. Naime, sva obrada podataka pridržavala se standardiziranih protokola kako bi se održala dosljednost i pouzdanost u različitim uzorcima.

Kako je razvijen Nibn JMD i koje su njegove ključne značajke?

Podaci o dobi pažljivo su podijeljeni u područja anonimnosti kako bi se osiguralo najmanje pet sudionika po skupini, klasificiranih zasebno prema spolu i skupini.

Istraživači su koristili snakemake cjevovod za Qiime2 nazvan "SNAQ" za obradu podataka o sekvenciranju 16S rRNA, dok su odvojeni interni cjevovodi korišteni za metagenomske podatke sačmarice. Potonji cjevovod uključuje odredbe za automatizaciju taksonomskih zadataka usklađenih s NCBI-jem (Kraken 2, Bracken i Metaphlan), funkcionalne profile (FMAP) i označavanje metapodataka. Rad napominje da će tijekom sekvenciranja sačmarice potpuni rezultati analize biti dostupni u budućoj verziji baze podataka.

NIBN JMD temelji se na prilagođenoj implementaciji platforme Manta, koja je istraživačima pružila niz ugrađenih alata za multifaktorijalnu analizu koji mogu vizualizirati povezanost mikrobioma i zdravlja i istraživati ​​korelacije unutar podataka. Istraživači su također razvili internu skriptu za automatiziranje uvoza i obrade podataka iz novih i budućih uzoraka.

Ono što je najvažnije, NIBN JMD predstavlja bogat, dobro strukturiran skup podataka, arhitektonski usmjeren na jednostavan pristup i sposoban za integraciju s većinom zlatnih standardnih analitičkih alata. Javno sučelje podržava otvorenu znanost i nada se da će revolucionirati buduće suradničke studije mikrobioma. Iako su osnovni podaci javno dostupni, pristup sveobuhvatnijim metapodacima zahtijeva sporazum o suradnji i odobrenje institucionalnog odbora za reviziju (IRB) kako bi se osiguralo etičko rukovanje podacima.

Zaključci

NIBN JMD predstavlja značajan napredak u infrastrukturi istraživanja mikrobioma, pružajući znanstvenicima bogato komentiran, javno dostupan izvor – jedan od najvećih i najopsežnijih te vrste. Nadopunjuje druge globalne resurse visokom dosljednošću i interaktivnim alatima za analizu. Ova baza podataka ima potencijal ubrzati otkrića u znanosti o mikrobiomu, informirati o personaliziranim zdravstvenim strategijama i ubrzati razvoj intervencija koje koriste mikrobiom.

Već je korišten u studijama koje utvrđuju povezanost između crijevne mikrobiote i čimbenika kao što su prehrambeni obrasci (uključujući unos ječma i vitamina B1), crijevne navike i metaboličke bolesti kao što su pretilost i dijabetes tipa 2. Dok trenutačno ograničenje za japanske sudionike ograničava njegovu globalnu generaliziranost, pokazuje prvi korak prema zdravijoj budućnosti.

Izvori: