מאגר נתונים יפני חדש חושף כיצד חיידקי הבטן והדיאטה מתחברים

עם השקת מסד הנתונים של מיקרוביומה של NIBN יפן, מדענים זוכים לחלון חסר תקדים לאופן שבו אורח החיים והתזונה מעצבים את המיקרוביומה שלנו ומשפיעים על בריאות לטווח הארוך.

מחקר: מסד הנתונים של מיקרוביומה של NIBN יפן, בסיס נתונים לבחינת המתאם בין מיקרוביומה אנושית לבריאות. קרדיט תמונה: Shutterstock

במחקר שפורסם לאחרונה בפורסם דוחות מדעייםהחוקרים הציגו את מסד הנתונים של מיקרוביומה של NIBN יפן (NIBN JMD), מסד נתונים נרחב וזמין לציבור של פרופילי מיקרוביומה אנושית מגוונת ובריאה (הכוללים יותר מ -2,000 דגימות מיקרוביומה) הוצגו עם עד 1,000 נקודות מטא נתונים לכל מדגם, כמו גם תוצאות מחקר ארוכות.

מסד הנתונים נועד להקל ולהקדם מחקרי אגודת מיקרוביומה עתידית ומחקר רפואי על ידי מתן לחוקרים מערך נתונים בסיסי ממצה שכנגדו ניתן להשוות בין השפעות מיקרוביומה של מעי ועמותות סיבתיות, ולסלל את הדרך להתערבויות כרוניות הקשורות למיקרוביומה והתערבויות בסגנון חיים. מאמר זה מתאר את מסד הנתונים של NIBN JMD, את תכונותיו ויישומים פוטנציאליים.

רֶקַע

גוף מחקרי הולך וגדל מדגיש את חשיבותו של מיקרוביומה של הבטן האנושית בעיצוב בריאות ומחלות מארחות. מחקרים קבעו קשר דו כיווני חזק בין תכונות מיקרוביומה של מעי (ההרכב והצפיפות היחסית של פלורת הבטן) לבין תוצאות קליניות, כולל השמנת יתר, זיהומים, דלקת ואפילו סרטן.

אמנם התקדמות משמעותית בטכנולוגיות רצף מהדור הבא (כולל גנומיקה, פרוטאומיקה ותמלול) סיפקו למדענים כמויות חסרות תקדים של נתוני מיקרוביומה, אך מערכי נתונים קיימים סובלים מהשמחים הנפוצים של מטא נתונים לא מספקים והערה הקשר. יתר על כן, מסדי נתונים קונבנציונליים מספקים נתונים סטטיסטיים מסכמים המחושבים על ידי צבירת נתונים ממחקרים מרובים, אך הם אינם מצליחים להסביר את ההבדלים המתודולוגיים הבין-לידיים.

דמיות אלה מעדיפות קשות בחקירות בהכללה, בהיקף נרחב של אינטראקציות בריאות מיקרוביומה, ובכך מונעות גילוי ופריסה של התערבויות כנגד קשת רחבה של תזונה, אורח חיים ומחלות. זה מחייב פיתוח של מסד נתונים מיקרוביומה אנושי סטנדרטי הכולל גם נתוני רצף מגוונים וגם ביאור מטא נתונים יסודי, אשר יאפשר מינוף פוטנציאל המלא של מיקרוביומה של הבטן בהקלת מחלות אנושיות ולקידום רווחה גלובלית.

מה זה NIBN JMD?

המוסדות הלאומיים לחדשנות ביו -רפואית, בריאות ותזונה (NIBN, לשעבר Nibiohn) הוא מאמץ מחקרי שיתופי יפני בין המכון הלאומי לחדשנות ביו -רפואית (NIBIO) לבין המכון הלאומי לבריאות ותזונה (NIHN). הארגון, שהוקם בשנת 2005, שואף לקדם חדשנות ביו -רפואית, תזונה ותפוקה תרופתית של האוכלוסייה היפנית.

NIBN זיהה פערים במאגרי המיקרוביומה האנושית הנוכחית והתייחסו אליהם על ידי איסוף דגימות צואתיות ומטא נתונים נרחבים הן מרשת המחקר הנרחבת שלה ומשתפי פעולה מרובים כדי לייצר את אחד מערכי הנתונים הגדולים ביותר של המיקרוביומה האנושית. מסד הנתונים המיקרוביומה של NIBN יפן (NIBN JMD) ', מסד נתונים חדשני זה, הנגיש באופן ציבורי עם מגבלות מסוימות, נועד לשחרר את הפוטנציאל הקליני האמיתי של מיקרוביומה של המעיים האנושיים באמצעות הערה מטא נתונים חסרת תקדים ותכנון עצמאי.

מסד הנתונים כולל כיום 2,273 דגימות מיקרוביומה מ -2,068 נבדקים, שכל אחד מהם קשור ל -1,000 נקודות מטא נתונים, המקיף דמוגרפיה של משתתפים, דיאטות, אורח חיים, רמות פעילות גופנית והיסטוריה רפואית. בעוד שלכל הדגימות יש מטא נתונים בסיסיים, רמת הפירוט תלויה בקבוצה הספציפית. בסיס הנתונים כולל גם דגימות אורכיות הנגזרות משיתוף פעולה, המאפשרות ניתוחים של דינמיקת מיקרוביומה זמנית. ראוי לציין כי כל עיבוד הנתונים דבק בפרוטוקולים סטנדרטיים כדי לשמור על עקביות ואמינות על פני מגוון מגוון של דגימות.

כיצד פותחה NIBN JMD, ומהן תכונות המפתח שלה?

החוקרים השתמשו בצינור SnakeMake עבור Qiime2, שנקרא 'snaq', כדי לעבד נתוני רצף rRNA של 16S, ואילו צינורות פנימיים נפרדים הועסקו לנתונים מטגנומיים של רובה ציד. הצינורות האחרונים כוללים הוראות לאוטומציה של המשימה טקסונומית תואמת NCBI (Kraken 2, Bracken ו- Metaphlan), פרופיל פונקציונלי (FMAP) והערה על מטא נתונים. העיתון מציין כי בעוד שביצוע רצף רובה ציד, תוצאות הניתוח המלאות יהיו זמינות בגרסה עתידית של מסד הנתונים.

NIBN JMD נבנה על יישום בהתאמה אישית של פלטפורמת Manta, ומספק לחוקרים ספקטרום של כלי ניתוח רב-פקטוריאלי מובנים המסוגלים להמחיש אסוציאציות לבריאות מיקרוביומה ולחקור מתאם בתוך הנתונים. החוקרים פיתחו גם סקריפט פנימי כדי להפוך אוטומטית לייבוא ​​ועיבוד נתונים מדגימות חדשות ועתידיות.

והכי חשוב, NIBN JMD מייצג מערך נתונים עשיר ומבנה היטב, הממוקד ארכיטקטונית בגישה ידידותית למשתמש ומסוגל לשלב עם רוב הכלים האנליטיים הסטנדרטיים הזהב. הממשק הפונה לציבור תומך במדע פתוח ומקווה לחולל מהפכה במחקרי מיקרוביומה שיתופית עתידית. אמנם נתונים בסיסיים זמינים באופן גלוי, אך גישה למטא נתונים נרחבים יותר דורשת הסכם שיתופי ואישור מועצת הבדיקה המוסדית (IRB), מה שמבטיח טיפול אתי בנתונים.

מסקנות

NIBN JMD מייצג התקדמות משמעותית בתשתית המחקר המיקרוביומה, ומספקת למדענים משאב עשירים ונגישים לציבור – אחד מהגדולים והמקיפים ביותר מסוגו. זה משלים משאבים גלובליים אחרים עם כלי העקביות הגבוהים והניתוח האינטראקטיבי שלה. למסד נתונים זה יש פוטנציאל להאיץ תגליות במדע המיקרוביומה, ליידע אסטרטגיות בריאות מותאמות אישית ולזרז את פיתוח ההתערבויות הממנפות את המיקרוביומה.

זה כבר יושם במחקרים שקבעו קשרים בין מיקרוביוטה מעי לגורמים כמו דפוסי תזונה (כולל שעורה וויטמין B1), הרגלי מעי ומצבים מטבוליים כמו השמנת יתר וסוכרת מסוג 2. בעוד שההגבלה הנוכחית שלה למשתתפים יפנים רק מגבילה את ההכללה הגלובלית שלה, היא מציגה את הצעד הראשון לקראת מחר בריא יותר.