Az új japán adatbázis feltárja, hogyan kapcsolódnak össze a bélmikrobák és az étrend

Az új japán adatbázis feltárja, hogyan kapcsolódnak össze a bélmikrobák és az étrend

A NIBN Japan Microbiome Database elindításával a tudósok példátlan ablakot nyernek arra vonatkozóan, hogy az életmód és az étrend hogyan alakítja mikrobiómunkat és befolyásolja a hosszú távú egészséget.

Egy nemrégiben megjelent tanulmánybanTudományos jelentésekA kutatók bemutatták a NIBN Japan Microbiome Database-t (NIBN JMD), egy nagy, nyilvánosan elérhető adatbázist, amely változatos, egészséges emberi mikrobiomprofilokat tartalmaz (több mint 2000 mikrobiommintát tartalmaz), mintánként akár 1000 metaadatponttal, valamint longitudinális vizsgálatokat.

Az adatbázis célja, hogy megkönnyítse és előmozdítsa a jövőbeni mikrobióma-asszociációs tanulmányokat és orvosi kutatásokat azáltal, hogy átfogó kiindulási adatkészletet biztosít a kutatóknak, amelyekhez képest összehasonlíthatják a bélmikrobióm hatásait és az ok-okozati összefüggéseket, megnyitva az utat a mikrobiómával összefüggő krónikus betegségek és életmódbeli beavatkozások előtt. Ez a cikk a NIBN JMD adatbázist, annak szolgáltatásait és lehetséges alkalmazásait ismerteti.

háttér

A minták hat japán prefektúra kilenc különböző helyéről érkeztek, köztük olyan városi központokból, mint Tokió és Oszaka, valamint vidéki területekről, mint például Minamiuonuma, javítva a regionális sokszínűséget.

Egyre több kutatás rávilágít az emberi bélmikrobióma fontosságára a gazdaszervezet egészségének és betegségeinek alakításában. A tanulmányok erős kétirányú kapcsolatot állapítottak meg a bél mikrobiom jellemzői (a bélflóra összetétele és relatív sűrűsége) és a klinikai kimenetelek, köztük az elhízás, fertőzések, gyulladások és még a rákos megbetegedések között.

Míg a következő generációs szekvenálási technológiák (beleértve a genomikát, a proteomikát és a transzkriptomikát) terén elért jelentős előrelépések példátlan mennyiségű mikrobióma adatot biztosítottak a tudósoknak, a meglévő adatkészletek a nem megfelelő metaadatok és a kontextuális megjegyzések közös szálaitól szenvednek. Ezen túlmenően a hagyományos adatbázisok több vizsgálat összesített adataiból számolt összesítő statisztikát adnak, de nem veszik figyelembe a vizsgálatok közötti módszertani különbségeket.

Ezek a korlátok akadályozzák a mikrobiom egészségével való kölcsönhatások általánosítható, nagyszabású vizsgálatát, ezáltal akadályozzák az étrend, életmód és betegségek széles körét célzó beavatkozások felfedezését és alkalmazását. Ehhez egy olyan szabványosított emberi mikrobióm-adatbázis kidolgozására van szükség, amely magában foglalja mind a változatos szekvenálási adatokat, mind az alapos metaadat-annotációt, amely megkönnyítené a bélmikrobiomban rejlő teljes potenciál kiaknázását az emberi betegségek enyhítésében és a globális jólét elősegítésében.

Mi az a Nibn JMD?

A kutatók a „SNAQ” nevű egyedi pipeline-t használták a 16S adatelemzéshez, amely specifikus minőségi küszöbértékeket (BBDUK trimming) és a Silva adatbázis 138-as verzióját tartalmazta a taxonómiához.

Az Országos Orvosbiológiai Innovációs, Egészségügyi és Táplálkozástudományi Intézet (NIBN, korábban Nibiohn) az Országos Orvosbiológiai Innovációs Intézet (NIBIO) és a Nemzeti Egészségügyi és Táplálkozástudományi Intézet (NIHN) közös kutatási tevékenysége. A 2005-ben alapított szervezet célja az orvosbiológiai innováció, a táplálkozás és a gyógyszergyártás előmozdítása a japán lakosság számára.

A NIBN felismerte a jelenlegi humán mikrobióm-adatbázisok hiányosságait, és a székletminták és a kiterjedt metaadatok toborzásával foglalkozott saját kiterjedt kutatóhálózatától és több munkatárstól is, hogy létrehozza a létező egyik legnagyobb emberi mikrobióm-adatkészletet. Ez az új adatbázis, a „NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD),” ez az új adatbázis, amely bizonyos korlátozásokkal nyilvánosan elérhető, célja, hogy felszabadítsa az emberi bélmikrobióm valódi klinikai potenciálját példátlan metaadat-annotáción és egy önszerveződő tervezésen keresztül.

Az adatbázis jelenleg 2273 mikrobiommintát tartalmaz 2068 alanytól, amelyek mindegyike legfeljebb 1000 metaadatponthoz kapcsolódik, és lefedi a résztvevők demográfiai adatait, étrendjét, életmódját, fizikai aktivitását és kórtörténetét. Bár minden minta rendelkezik alapvető metaadatokkal, a részletesség az adott kohorsztól függ. Az adatbázis együttműködőktől származó longitudinális mintákat is tartalmaz, amelyek lehetővé teszik az időbeli mikrobiom dinamikájának elemzését. Nevezetesen, az összes adatfeldolgozás szabványosított protokollokat követett, hogy megőrizze a konzisztenciát és a megbízhatóságot a különböző mintákon.

Hogyan fejlesztették ki a Nibn JMD-t, és mik a legfontosabb jellemzői?

Az életkor adatait gondosan anonimitási területekre osztották fel, hogy csoportonként legalább öt résztvevőt biztosítsanak, nem és kohorsz szerint külön-külön besorolva.

A kutatók a Qiime2 számára egy „SNAQ” nevű kígyókészítő csővezetéket használtak a 16S rRNS szekvenálási adatainak feldolgozásához, míg külön belső csővezetékeket használtak a sörétes metagenomikai adatokhoz. Ez utóbbi folyamatok tartalmazzák az NCBI-kompatibilis taxonómiai feladatok (Kraken 2, Bracken és Metaphlan), funkcionális profilok (FMAP) és metaadat-annotáció automatizálását. A lap megjegyzi, hogy a sörétes szekvenálás során a teljes elemzési eredmények elérhetőek lesznek az adatbázis egy későbbi verziójában.

A NIBN JMD a Manta platform egyedi megvalósításán alapul, amely egy sor beépített többtényezős elemző eszközt biztosított a kutatóknak, amelyek képesek a mikrobiom-egészségügyi asszociációk megjelenítésére és az adatokon belüli összefüggések feltárására. A kutatók egy belső szkriptet is kidolgoztak az új és jövőbeli mintákból származó adatok importálásának és feldolgozásának automatizálására.

A legfontosabb, hogy a NIBN JMD egy gazdag, jól strukturált adatkészletet képvisel, amely architekturálisan a felhasználóbarát hozzáférésre összpontosít, és képes integrálni a legtöbb arany standard elemző eszközzel. A nyilvános felület támogatja a nyílt tudományt, és azt reméli, hogy forradalmasítja a jövőbeni kollaboratív mikrobióm-kutatásokat. Míg az alapadatok nyíltan hozzáférhetők, az átfogóbb metaadatokhoz való hozzáférés együttműködési megállapodást és az intézményi felülvizsgálati testület (IRB) jóváhagyását igényli az adatok etikus kezelésének biztosítása érdekében.

Következtetések

A NIBN JMD jelentős előrelépést jelent a mikrobiom kutatási infrastruktúrájában, gazdag magyarázatokkal ellátott, nyilvánosan elérhető forrást biztosítva a tudósoknak – a maga nemében az egyik legnagyobb és legátfogóbb. Más globális erőforrásokat egészít ki nagy konzisztenciájú és interaktív elemző eszközökkel. Ez az adatbázis képes felgyorsítani a mikrobióm-tudomány felfedezéseit, személyre szabott egészségügyi stratégiákat készít, és felgyorsítja a mikrobiomot hasznosító beavatkozások kidolgozását.

Már használták olyan vizsgálatokban, amelyek összefüggéseket állapítottak meg a bélmikrobióta és az olyan tényezők között, mint az étkezési szokások (beleértve az árpa és a B1-vitamin bevitelét), a bélrendszeri szokások és az anyagcsere-betegségek, mint például az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség. Míg a japán résztvevőkre vonatkozó jelenlegi korlátok korlátozzák a globális általánosíthatóságot, ez az első lépést mutatja egy egészségesebb holnap felé.

Források: