Noua bază de date japoneză dezvăluie cum se conectează microbii intestinali și dieta

Noua bază de date japoneză dezvăluie cum se conectează microbii intestinali și dieta

Odată cu lansarea NIBN Japan Microbiome Database, oamenii de știință obțin o fereastră fără precedent asupra modului în care stilul de viață și dieta ne modelează microbiomul și influențează sănătatea pe termen lung.

Într-un studiu publicat recent înRapoarte științificeCercetătorii au introdus NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD), o bază de date mare, disponibilă public, cu profiluri diverse și sănătoase de microbiom uman (conținând mai mult de 2.000 de mostre de microbiom) cu până la 1.000 de puncte de metadate per probă, precum și studii longitudinale.

Baza de date își propune să faciliteze și să avanseze studiile viitoare de asociere a microbiomului și cercetarea medicală, oferind cercetătorilor un set cuprinzător de date de referință cu care să compare impactul microbiomului intestinal și asocierile cauzale, deschizând calea pentru boli cronice asociate microbiomului și intervenții în stilul de viață. Acest articol descrie baza de date NIBN JMD, caracteristicile acesteia și aplicațiile potențiale.

fundal

Eșantioanele au provenit din nouă locații diferite din șase prefecturi japoneze, inclusiv centre urbane precum Tokyo și Osaka, precum și zone rurale precum Minamiuonuma, îmbunătățind diversitatea regională.

Un număr tot mai mare de cercetări subliniază importanța microbiomului intestinal uman în modelarea sănătății și bolii gazdei. Studiile au stabilit o relație bidirecțională puternică între caracteristicile microbiomului intestinal (compoziția și densitățile relative ale florei intestinale) și rezultatele clinice, inclusiv obezitatea, infecțiile, inflamația și chiar cancerele.

În timp ce progresele semnificative în tehnologiile de secvențiere de ultimă generație (inclusiv genomica, proteomica și transcriptomica) au oferit oamenilor de știință cantități fără precedent de date despre microbiom, seturile de date existente suferă de firele comune ale metadatelor inadecvate și adnotărilor contextuale. În plus, bazele de date tradiționale oferă statistici rezumative calculate prin date agregate din mai multe studii, dar nu iau în considerare diferențele metodologice dintre studii.

Aceste limitări împiedică investigațiile generalizabile, la scară largă, ale interacțiunilor cu sănătatea microbiomului, împiedicând astfel descoperirea și implementarea intervențiilor care vizează o gamă largă de diete, stiluri de viață și boli. Acest lucru necesită dezvoltarea unei baze de date standardizate a microbiomului uman care să includă atât date de secvențiere diverse, cât și adnotare amănunțită a metadatelor, ceea ce ar facilita valorificarea întregului potențial al microbiomului intestinal în atenuarea bolilor umane și în promovarea bunăstării globale.

Ce este Nibn JMD?

Cercetătorii au folosit o conductă personalizată numită „SNAQ” pentru analiza datelor 16S, care a inclus praguri de calitate specifice (decupare BDDUK) și versiunea 138 a bazei de date Silva pentru taxonomie.

Institutul Național de Inovare Biomedicală, Sănătate și Nutriție (NIBN, fost Nibiohn) este un efort de cercetare colaborativ japonez între Institutul Național de Inovare Biomedicală (NIBIO) și Institutul Național de Sănătate și Nutriție (NIHN). Fondată în 2005, organizația își propune să promoveze inovația biomedicală, nutriția și producția farmaceutică pentru populația japoneză.

NIBN a recunoscut lacune în bazele de date actuale despre microbiom uman și a abordat această recrutare de mostre de scaun și metadate extinse atât din propria rețea extinsă de cercetare, cât și din mai mulți colaboratori, pentru a genera unul dintre cele mai mari seturi de date despre microbiom uman existent. Această nouă bază de date, denumită „NIBN Japan Microbiome Database (NIBN JMD),” această nouă bază de date, care este disponibilă public cu unele limitări, își propune să elibereze adevăratul potențial clinic al microbiomului intestinal uman prin adnotarea metadatelor fără precedent și un design de auto-asamblare.

Baza de date include în prezent 2.273 de mostre de microbiom de la 2.068 de subiecți, fiecare conectat la până la 1.000 de puncte de metadate, care acoperă demografia participanților, diete, stiluri de viață, activitate fizică și istoric medical. Deși toate eșantioanele au metadate de bază, nivelul de detaliu depinde de cohorta specifică. Baza de date conține, de asemenea, mostre longitudinale derivate de colaboratori, permițând analize ale dinamicii microbiomului temporal. În special, toate procesarea datelor au aderat la protocoale standardizate pentru a menține consistența și fiabilitatea într-o varietate de mostre.

Cum a fost dezvoltat Nibn JMD și care sunt caracteristicile sale cheie?

Datele de vârstă au fost împărțite cu atenție în zone de anonimat pentru a asigura cel puțin cinci participanți per grup, clasificați separat după sex și cohortă.

Cercetătorii au folosit o conductă de fabricație de șarpe pentru Qiime2 numită „SNAQ” pentru a procesa datele de secvențiere a ARNr-ului 16S, în timp ce conductele interne separate au fost folosite pentru datele metagenomice ale puștilor. Acestea din urmă includ prevederi pentru automatizarea sarcinilor taxonomice conforme cu NCBI (Kraken 2, Bracken și Metaphlan), profiluri funcționale (FMAP) și adnotarea metadatelor. Lucrarea notează că în timpul secvențierii puștilor, rezultatele analizei complete vor fi disponibile într-o versiune viitoare a bazei de date.

NIBN JMD se bazează pe o implementare personalizată a platformei Manta, care a oferit cercetătorilor o gamă de instrumente de analiză multifactorială încorporate capabile să vizualizeze asociațiile microbiom-sănătate și să exploreze corelațiile în cadrul datelor. Cercetătorii au dezvoltat, de asemenea, un script intern pentru a automatiza importul și procesarea datelor din mostre noi și viitoare.

Cel mai important, NIBN JMD reprezintă un set de date bogat, bine structurat, axat arhitectural pe acces ușor de utilizat și capabil să se integreze cu majoritatea instrumentelor analitice standard. Interfața publică sprijină știința deschisă și speră să revoluționeze studiile viitoare de colaborare asupra microbiomului. În timp ce datele de bază sunt disponibile în mod deschis, accesul la metadate mai cuprinzătoare necesită un acord de colaborare și aprobarea comitetului de revizuire instituțional (IRB) pentru a asigura manipularea etică a datelor.

Concluzii

NIBN JMD reprezintă un progres semnificativ în infrastructura de cercetare a microbiomului, oferind oamenilor de știință o resursă bogat adnotată, disponibilă public - una dintre cele mai mari și mai cuprinzătoare de acest gen. Acesta completează alte resurse globale cu instrumente de analiză interactive și de înaltă consistență. Această bază de date are potențialul de a accelera descoperirile în știința microbiomului, de a informa strategiile personalizate de sănătate și de a accelera dezvoltarea intervențiilor care utilizează microbiomul.

Acesta a fost deja folosit în studii care stabilesc asocieri între microbiota intestinală și factori precum tiparele alimentare (inclusiv orz și aportul de vitamina B1), obiceiurile intestinale și bolile metabolice, cum ar fi obezitatea și diabetul de tip 2. În timp ce limitarea sa actuală pentru participanții japonezi îi limitează generalizarea globală, arată primul pas către un mâine mai sănătos.

Surse: