Novo banco de dados japonês revela como os micróbios intestinais e a dieta se conectam

Novo banco de dados japonês revela como os micróbios intestinais e a dieta se conectam

Com o lançamento do banco de dados de microbiomas do NIBN Japão, os cientistas ganham uma janela sem precedentes sobre como o estilo de vida e a dieta moldam nosso microbioma e influenciam a saúde a longo prazo.

Em um estudo recentemente publicado emRelatórios científicosOs pesquisadores introduziram o NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD), um grande banco de dados publicamente disponível de diversos perfis de microbiomas humanos saudáveis ​​(contendo mais de 2.000 amostras de microbiomas) com até 1.000 pontos de metadados por amostra, bem como estudos longitudinais.

A base de dados visa facilitar e promover futuros estudos de associação de microbiomas e pesquisas médicas, fornecendo aos pesquisadores um conjunto abrangente de dados de base para comparar os impactos e associações causais do microbioma intestinal, abrindo caminho para doenças crônicas associadas ao microbioma e intervenções no estilo de vida. Este artigo descreve o banco de dados NIBN JMD, seus recursos e aplicações potenciais.

fundo

As amostras vieram de nove locais diferentes em seis províncias japonesas, incluindo centros urbanos como Tóquio e Osaka, bem como áreas rurais como Minamiuonuma, melhorando a diversidade regional.

Um crescente corpo de pesquisas destaca a importância do microbioma intestinal humano na formação da saúde e da doença do hospedeiro. Estudos estabeleceram uma forte relação bidirecional entre as características do microbioma intestinal (composição e densidades relativas da flora intestinal) e os resultados clínicos, incluindo obesidade, infecções, inflamação e até cancros.

Embora avanços significativos nas tecnologias de sequenciação de próxima geração (incluindo genómica, proteómica e transcriptómica) tenham fornecido aos cientistas quantidades sem precedentes de dados de microbiomas, os conjuntos de dados existentes sofrem com os traços comuns de metadados e anotações contextuais inadequados. Além disso, os bancos de dados tradicionais fornecem estatísticas resumidas calculadas por dados agregados de múltiplos estudos, mas não levam em conta as diferenças metodológicas entre os estudos.

Estas limitações dificultam investigações generalizáveis ​​e em grande escala das interacções com a saúde do microbioma, dificultando assim a descoberta e implementação de intervenções que visem uma vasta gama de dietas, estilos de vida e doenças. Isto requer o desenvolvimento de uma base de dados padronizada do microbioma humano que inclua tanto dados de sequenciação diversos como uma anotação completa de metadados, o que facilitaria o aproveitamento de todo o potencial do microbioma intestinal na mitigação de doenças humanas e na promoção do bem-estar global.

O que é Nibn JMD?

Os pesquisadores usaram um pipeline personalizado chamado “SNAQ” para análise de dados 16S, que incluía limites de qualidade específicos (corte BBDUK) e a versão 138 do banco de dados Silva para taxonomia.

Os Institutos Nacionais de Inovação Biomédica, Saúde e Nutrição (NIBN, anteriormente Nibiohn) são um esforço de pesquisa colaborativo japonês entre o Instituto Nacional de Inovação Biomédica (NIBIO) e o Instituto Nacional de Saúde e Nutrição (NIHN). Fundada em 2005, a organização visa promover a inovação biomédica, a nutrição e a produção farmacêutica para a população japonesa.

A NIBN reconheceu lacunas nos atuais bancos de dados de microbioma humano e abordou esse recrutamento de amostras de fezes e extensos metadados de sua própria extensa rede de pesquisa e de vários colaboradores para gerar um dos maiores conjuntos de dados de microbioma humano existentes. Este novo banco de dados, denominado “NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD)”, este novo banco de dados, que está disponível publicamente com algumas limitações, visa liberar o verdadeiro potencial clínico do microbioma intestinal humano por meio de anotação de metadados sem precedentes e um design de automontagem.

O banco de dados inclui atualmente 2.273 amostras de microbioma de 2.068 indivíduos, cada uma conectada a até 1.000 pontos de metadados, abrangendo dados demográficos, dietas, estilos de vida, atividade física e histórico médico dos participantes. Embora todas as amostras tenham metadados básicos, o nível de detalhe depende da coorte específica. O banco de dados também contém amostras longitudinais derivadas de colaboradores, permitindo análises da dinâmica temporal do microbioma. Notavelmente, todo o processamento de dados seguiu protocolos padronizados para manter a consistência e a confiabilidade em uma variedade de amostras.

Como o Nibn JMD foi desenvolvido e quais são suas principais características?

Os dados de idade foram cuidadosamente divididos em áreas de anonimato para garantir pelo menos cinco participantes por grupo, classificados separadamente por sexo e coorte.

Os pesquisadores usaram um pipeline Snakemake para Qiime2 chamado “SNAQ” para processar dados de sequenciamento de 16S rRNA, enquanto pipelines internos separados foram usados ​​para dados metagenômicos shotgun. Os últimos pipelines incluem disposições para automatizar tarefas taxonômicas compatíveis com NCBI (Kraken 2, Bracken e Metaphlan), perfis funcionais (FMAP) e anotação de metadados. O artigo observa que durante o sequenciamento shotgun, os resultados completos da análise estarão disponíveis em uma versão futura do banco de dados.

O NIBN JMD é baseado em uma implementação personalizada da plataforma Manta, que forneceu aos pesquisadores uma gama de ferramentas de análise multifatorial integradas, capazes de visualizar associações entre microbioma e saúde e explorar correlações dentro dos dados. Os pesquisadores também desenvolveram um script interno para automatizar a importação e o processamento de dados de amostras novas e futuras.

Mais importante ainda, o NIBN JMD representa um conjunto de dados rico e bem estruturado, arquitetonicamente focado no acesso fácil de usar e capaz de integração com a maioria das ferramentas analíticas padrão ouro. A interface pública apoia a ciência aberta e espera revolucionar futuros estudos colaborativos de microbiomas. Embora os dados básicos estejam disponíveis abertamente, o acesso a metadados mais abrangentes requer um acordo de colaboração e a aprovação do conselho de revisão institucional (IRB) para garantir o tratamento ético dos dados.

Conclusões

O NIBN JMD representa um avanço significativo na infraestrutura de pesquisa do microbioma, fornecendo aos cientistas um recurso ricamente anotado e disponível ao público – um dos maiores e mais abrangentes do gênero. Ele complementa outros recursos globais com ferramentas de análise interativas e de alta consistência. Esta base de dados tem o potencial de acelerar descobertas na ciência do microbioma, informar estratégias de saúde personalizadas e acelerar o desenvolvimento de intervenções que utilizam o microbioma.

Já foi utilizado em estudos que estabelecem associações entre a microbiota intestinal e fatores como padrões alimentares (incluindo ingestão de cevada e vitamina B1), hábitos intestinais e doenças metabólicas, como obesidade e diabetes tipo 2. Embora a sua actual limitação para os participantes japoneses limite a sua generalização global, mostra o primeiro passo para um amanhã mais saudável.

Fontes: