Ny japansk database avslører hvordan tarmmikrober og kosthold henger sammen

Ny japansk database avslører hvordan tarmmikrober og kosthold henger sammen

Med lanseringen av NIBN Japan Microbiome Database får forskere et enestående vindu inn i hvordan livsstil og kosthold former mikrobiomet vårt og påvirker langsiktig helse.

I en nylig publisert studie iVitenskapelige rapporterForskere introduserte NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD), en stor, offentlig tilgjengelig database med ulike, sunne menneskelige mikrobiomprofiler (som inneholder mer enn 2000 mikrobiomprøver) med opptil 1000 metadatapunkter per prøve, samt longitudinelle studier.

Databasen tar sikte på å lette og fremme fremtidige mikrobiomassosiasjonsstudier og medisinsk forskning ved å gi forskere et omfattende baseline-datasett som de kan sammenligne tarmmikrobiom-påvirkninger og årsakssammenhenger mot, og baner vei for mikrobiom-assosierte kroniske sykdommer og livsstilsintervensjoner. Denne artikkelen beskriver NIBN JMD-databasen, dens funksjoner og potensielle applikasjoner.

bakgrunn

Prøvene kom fra ni forskjellige steder i seks japanske prefekturer, inkludert urbane sentre som Tokyo og Osaka, samt landlige områder som Minamiuonuma, noe som forbedrer regionalt mangfold.

En voksende mengde forskning fremhever viktigheten av det menneskelige tarmmikrobiomet for å forme vertens helse og sykdom. Studier har etablert et sterkt toveis forhold mellom tarmmikrobiomets egenskaper (sammensetning og relative tettheter av tarmflora) og kliniske utfall, inkludert fedme, infeksjoner, betennelser og til og med kreft.

Mens betydelige fremskritt innen neste generasjons sekvenseringsteknologier (inkludert genomikk, proteomikk og transkriptomikk) har gitt forskere enestående mengder mikrobiomdata, lider eksisterende datasett av de røde trådene med utilstrekkelig metadata og kontekstuell merknad. I tillegg gir tradisjonelle databaser oppsummeringsstatistikk beregnet av aggregerte data fra flere studier, men de tar ikke hensyn til metodiske forskjeller mellom studiene.

Disse begrensningene hindrer generaliserbare, storskala undersøkelser av interaksjoner med mikrobioms helse, og hindrer dermed oppdagelsen og utplasseringen av intervensjoner rettet mot et bredt spekter av dietter, livsstiler og sykdommer. Dette krever utvikling av en standardisert human mikrobiomdatabase som inkluderer både ulike sekvenseringsdata og grundig metadataannotering, som vil gjøre det lettere å utnytte tarmmikrobiomets fulle potensiale for å redusere menneskelig sykdom og fremme global velvære.

Hva er Nibn JMD?

Forskerne brukte en tilpasset rørledning kalt "SNAQ" for 16S-dataanalyse, som inkluderte spesifikke kvalitetsterskler (BBDUK-trimming) og Silva-databaseversjon 138 for taksonomi.

National Institutes of Biomedical Innovation, Health and Nutrition (NIBN, tidligere Nibiohn) er et japansk forskningssamarbeid mellom National Institute of Biomedical Innovation (NIBIO) og National Institute of Health and Nutrition (NIHN). Organisasjonen ble grunnlagt i 2005 og har som mål å fremme biomedisinsk innovasjon, ernæring og farmasøytisk produksjon for den japanske befolkningen.

NIBN anerkjente hull i nåværende humane mikrobiomdatabaser og adresserte denne rekrutteringen av avføringsprøver og omfattende metadata fra både sitt eget omfattende forskningsnettverk og flere samarbeidspartnere for å generere et av de største humane mikrobiomedatasettene som eksisterer. Denne nye databasen, kalt "NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD),", denne nye databasen, som er offentlig tilgjengelig med noen begrensninger, tar sikte på å frigjøre det sanne kliniske potensialet til det menneskelige tarmmikrobiomet gjennom enestående metadataanmerkninger og et selvmonteringsdesign.

Databasen inkluderer for tiden 2273 mikrobiomprøver fra 2068 forsøkspersoner, hver koblet til opptil 1000 metadatapunkter, som dekker deltakerdemografi, dietter, livsstil, fysisk aktivitet og medisinsk historie. Mens alle prøver har grunnleggende metadata, avhenger detaljnivået av den spesifikke kohorten. Databasen inneholder også samarbeidsavledede langsgående prøver, som muliggjør analyser av temporal mikrobiomdynamikk. Spesielt fulgte all databehandling til standardiserte protokoller for å opprettholde konsistens og pålitelighet på tvers av en rekke prøver.

Hvordan ble Nibn JMD utviklet og hva er nøkkelfunksjonene?

Aldersdata ble nøye delt inn i områder med anonymitet for å sikre minst fem deltakere per gruppe, klassifisert separat etter kjønn og kohort.

Forskerne brukte en slangefremstillingsrørledning for Qiime2 kalt "SNAQ" for å behandle 16S rRNA-sekvenseringsdata, mens separate interne rørledninger ble brukt for metagenomiske data fra hagle. Sistnevnte rørledninger inkluderer bestemmelser for automatisering av NCBI-kompatible taksonomiske oppgaver (Kraken 2, Bracken og Metaphlan), funksjonelle profiler (FMAP) og metadataannotering. Avisen bemerker at under haglesekvensering vil fullstendige analyseresultater være tilgjengelige i en fremtidig versjon av databasen.

NIBN JMD er basert på en tilpasset implementering av Manta-plattformen, som ga forskere en rekke innebygde multifaktorielle analyseverktøy som er i stand til å visualisere mikrobiom-helseassosiasjoner og utforske korrelasjoner i dataene. Forskerne utviklet også et internt skript for å automatisere import og behandling av data fra nye og fremtidige prøver.

Det viktigste er at NIBN JMD representerer et rikt, godt strukturert datasett, arkitektonisk fokusert på brukervennlig tilgang og i stand til å integreres med de fleste analytiske verktøy av gullstandard. Det offentlige grensesnittet støtter åpen vitenskap og håper å revolusjonere fremtidige samarbeidende mikrobiomstudier. Mens grunnleggende data er åpent tilgjengelige, krever tilgang til mer omfattende metadata en samarbeidsavtale og godkjenning av institusjonell vurderingsstyre (IRB) for å sikre etisk håndtering av data.

Konklusjoner

NIBN JMD representerer et betydelig fremskritt innen mikrobiomforskningsinfrastrukturen, og gir forskere en rikt kommentert, offentlig tilgjengelig ressurs – en av de største og mest omfattende i sitt slag. Den utfyller andre globale ressurser med høy konsistens og interaktive analyseverktøy. Denne databasen har potensial til å akselerere oppdagelser innen mikrobiomvitenskap, informere personlige helsestrategier og akselerere utviklingen av intervensjoner som utnytter mikrobiomet.

Det har allerede blitt brukt i studier som etablerer assosiasjoner mellom tarmmikrobiota og faktorer som kostholdsmønstre (inkludert bygg og vitamin B1-inntak), tarmvaner og metabolske sykdommer som fedme og type 2 diabetes. Mens den nåværende begrensningen for japanske deltakere begrenser dens globale generaliserbarhet, viser den det første skrittet mot en sunnere morgendag.

Kilder: