Nauja Japonijos duomenų bazė atskleidžia, kaip susijungia žarnyno mikrobai ir dieta

Nauja Japonijos duomenų bazė atskleidžia, kaip susijungia žarnyno mikrobai ir dieta

Pradėję NIBN Japan Microbiome Database, mokslininkai įgyja precedento neturintį langą, kaip gyvenimo būdas ir mityba formuoja mūsų mikrobiomą ir daro įtaką ilgalaikei sveikatai.

Neseniai paskelbtame tyrimeMoksliniai pranešimaiTyrėjai pristatė NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD) – didelę, viešai prieinamą įvairių sveikų žmogaus mikrobiomų profilių duomenų bazę (kurioje yra daugiau nei 2000 mikrobiomų mėginių) su iki 1000 metaduomenų taškų kiekviename mėginyje, taip pat išilginius tyrimus.

Duomenų bazės tikslas – palengvinti ir paspartinti būsimus mikrobiomų asociacijų tyrimus ir medicininius tyrimus, suteikiant mokslininkams išsamų pradinių duomenų rinkinį, pagal kurį būtų galima palyginti žarnyno mikrobiomo poveikį ir priežastines asociacijas, atveriant kelią su mikrobioma susijusioms lėtinėms ligoms ir gyvenimo būdo intervencijoms. Šiame straipsnyje aprašoma NIBN JMD duomenų bazė, jos funkcijos ir galimos programos.

fone

Mėginiai buvo paimti iš devynių skirtingų vietų šešiose Japonijos prefektūrose, įskaitant miestų centrus, tokius kaip Tokijas ir Osaka, taip pat kaimo vietoves, tokias kaip Minamiuonuma, didinant regionų įvairovę.

Vis daugiau tyrimų pabrėžia žmogaus žarnyno mikrobiomo svarbą formuojant šeimininko sveikatą ir ligas. Tyrimai parodė tvirtą dvikryptį ryšį tarp žarnyno mikrobiomų savybių (žarnyno floros sudėties ir santykinio tankio) ir klinikinių rezultatų, įskaitant nutukimą, infekcijas, uždegimus ir net vėžį.

Nors didelė pažanga naujos kartos sekos nustatymo technologijose (įskaitant genomiką, proteomiką ir transkriptomiką) suteikė mokslininkams precedento neturintį mikrobiomų duomenų kiekį, esami duomenų rinkiniai kenčia dėl bendrų netinkamų metaduomenų ir konteksto anotacijų. Be to, tradicinėse duomenų bazėse pateikiama suvestinė statistika, apskaičiuota pagal suvestinius kelių tyrimų duomenis, tačiau jose neatsižvelgiama į metodologinius skirtumus tarp tyrimų.

Šie apribojimai trukdo apibendrinti, didelio masto sąveikos su mikrobiomų sveikata tyrimams, taip trukdant atrasti ir taikyti intervencijas, skirtas įvairioms dietoms, gyvenimo būdui ir ligoms. Tam reikia sukurti standartizuotą žmogaus mikrobiomų duomenų bazę, apimančią tiek įvairius sekos duomenis, tiek išsamias metaduomenų anotacijas, kurios padėtų išnaudoti visą žarnyno mikrobiomo potencialą švelninant žmonių ligas ir skatinant visuotinę gerovę.

Kas yra Nibn JMD?

Tyrėjai 16S duomenų analizei naudojo pasirinktinį dujotiekį, pavadintą „SNAQ“, kuris apėmė specifines kokybės ribas (BBDUK apipjaustymas) ir „Silva“ duomenų bazės 138 versiją taksonomijai.

Nacionaliniai biomedicinos naujovių, sveikatos ir mitybos institutai (NIBN, anksčiau Nibiohn) yra Nacionalinio biomedicinos inovacijų instituto (NIBIO) ir Nacionalinio sveikatos ir mitybos instituto (NIHN) bendras Japonijos mokslinių tyrimų pastangos. 2005 m. įkurta organizacija siekia skatinti biomedicinos naujoves, mitybą ir vaistų gamybą Japonijos gyventojams.

NIBN atpažino dabartinių žmogaus mikrobiomų duomenų bazių spragas ir išnagrinėjo šį išmatų mėginių ir plačių metaduomenų rinkimą tiek iš savo plataus tyrimų tinklo, tiek iš daugelio bendradarbių, kad būtų sukurtas vienas didžiausių žmogaus mikrobiomų duomenų rinkinių. Ši nauja duomenų bazė, pavadinta „NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD),“ ši nauja duomenų bazė, kuri yra viešai prieinama su tam tikrais apribojimais, siekia atskleisti tikrąjį klinikinį žmogaus žarnyno mikrobiomo potencialą per precedento neturinčią metaduomenų anotaciją ir savaiminio surinkimo dizainą.

Šiuo metu duomenų bazėje yra 2 273 mikrobiomų mėginiai iš 2 068 subjektų, kiekvienas prijungtas prie iki 1 000 metaduomenų taškų, apimančių dalyvių demografinius rodiklius, dietas, gyvenimo būdą, fizinį aktyvumą ir ligos istoriją. Nors visi pavyzdžiai turi pagrindinius metaduomenis, detalumo lygis priklauso nuo konkrečios grupės. Duomenų bazėje taip pat yra bendradarbių gauti išilginiai mėginiai, leidžiantys analizuoti laiko mikrobiomų dinamiką. Pažymėtina, kad visas duomenų apdorojimas atitiko standartizuotus protokolus, kad būtų išlaikytas įvairių pavyzdžių nuoseklumas ir patikimumas.

Kaip buvo sukurtas Nibn JMD ir kokios jo pagrindinės savybės?

Duomenys apie amžių buvo kruopščiai suskirstyti į anonimiškumo sritis, kad būtų užtikrinta, kad grupėje būtų bent penki dalyviai, suskirstyti atskirai pagal lytį ir kohortą.

Tyrėjai naudojo Qiime2 gyvatės gaminių vamzdyną, vadinamą SNAQ, kad apdorotų 16S rRNR sekos nustatymo duomenis, o atskiri vidiniai vamzdynai buvo naudojami šautuvų metagenominiams duomenims. Pastarieji vamzdynai apima nuostatas, skirtas automatizuoti su NCBI suderinamas taksonomines užduotis (Kraken 2, Bracken ir Metaphlan), funkcinius profilius (FMAP) ir metaduomenų anotaciją. Straipsnyje pažymima, kad atliekant šautuvų seką, visi analizės rezultatai bus prieinami būsimoje duomenų bazės versijoje.

NIBN JMD yra pagrįstas Manta platformos pritaikymu, kuris suteikė mokslininkams daugybę integruotų daugiafaktorinės analizės įrankių, galinčių vizualizuoti mikrobiomų ir sveikatos asociacijas ir ištirti duomenų koreliacijas. Tyrėjai taip pat sukūrė vidinį scenarijų, skirtą automatizuoti duomenų importavimą ir apdorojimą iš naujų ir būsimų pavyzdžių.

Svarbiausia, kad NIBN JMD yra turtingas, gerai struktūrizuotas duomenų rinkinys, architektūriškai orientuotas į patogią prieigą ir galintis integruoti su daugeliu auksinio standarto analizės įrankių. Viešoji sąsaja palaiko atvirą mokslą ir tikisi pakeisti būsimus bendradarbiavimo mikrobiomų tyrimus. Nors pagrindiniai duomenys yra prieinami atvirai, norint gauti etišką duomenų tvarkymą, norint pasiekti išsamesnius metaduomenis, reikalingas bendradarbiavimo susitarimas ir institucijos peržiūros tarybos (IRB) patvirtinimas.

Išvados

NIBN JMD yra reikšminga pažanga mikrobiomų tyrimų infrastruktūroje, suteikdama mokslininkams gausiai anotuotą, viešai prieinamą šaltinį – vieną didžiausių ir išsamiausių tokio pobūdžio išteklių. Jis papildo kitus pasaulinius išteklius didelio nuoseklumo ir interaktyviomis analizės priemonėmis. Ši duomenų bazė gali paspartinti mikrobiomo mokslo atradimus, informuoti apie individualizuotas sveikatos strategijas ir paspartinti intervencijų, kurios naudoja mikrobiomą, kūrimą.

Jis jau buvo naudojamas tyrimuose, nustatančiuose ryšį tarp žarnyno mikrobiotos ir tokių veiksnių kaip mitybos įpročiai (įskaitant miežių ir vitamino B1 vartojimą), žarnyno įpročiai ir medžiagų apykaitos ligos, tokios kaip nutukimas ir 2 tipo diabetas. Nors dabartinis apribojimas Japonijos dalyviams riboja visuotinį apibendrinimą, tai rodo pirmąjį žingsnį sveikesnio rytojaus link.

Šaltiniai: