Die metagenomische Analyse ist zu einer sehr beliebten Forschungsmethode in Bereichen wie Biologie, Medizin, und Lebensmittelbiotechnologie. Ein Metagenom ist eine Sammlung von genetischem Material aller Bakterien, die in einer bestimmten Körperstelle leben. Wenn man sich das Metagenom ansieht, Wissenschaftler und Ärzte können die Zusammensetzung und das Gleichgewicht der Darmflora charakterisieren und Rückschlüsse auf ihren Beitrag zur Gesundheit von Kohorten ziehen. Außerdem, Mit dieser Methode lässt sich herausfinden, welche Wirkung ein bestimmtes Medikament oder eine bestimmte Lebensmittelart auf die Mikrobiota hat. Hunderte und Tausende von Metagenomen enthalten viele nützliche Informationen, die nicht manuell analysiert werden können. Deswegen, Zur Interpretation metagenomischer Daten sind spezielle Werkzeuge erforderlich.
Um dieses Problem zu lösen, ein Team russischer Entwickler aus Skolkovo, ITMO University und MIPT haben eine analytische Plattform geschaffen, die entwickelt wurde, um Daten statistisch zu untersuchen und als interaktive Diagramme darzustellen. Es kann verwendet werden, um zu beurteilen, ob die Mikrobiota einer Gruppe von Probanden genügend Vitamine und andere für die Gesundheit wichtige Substanzen produzieren kann. Außerdem, Die Benutzer der Plattform können ihre Daten mit Tausenden anderer Proben vergleichen, die von einer gesunden Bevölkerung und von Patienten mit Krankheiten gesammelt wurden. In diesem Fall, die Analyse kann nicht nur metagenomische Daten selbst, sondern auch einige verwandte Indikatoren wie Geschlecht, Alter, die Schwere der Erkrankung oder die Ergebnisse klinischer Analysen.
Die Analyse startet automatisch, nachdem die Daten in die Cloud hochgeladen wurden. Anschließend erhält der Nutzer einen Online-Bericht mit den Ergebnissen für jede Analysestufe:von der Datenqualitätskontrolle bis zur statistischen Hypothesenprüfung. Dieser Bericht kann dann mit Kollegen geteilt werden, für wissenschaftliche Publikationen verwendet oder online gestellt.
„Unsere Entwicklung soll akademischen Forschern und Experten aus den Bereichen Lebensmittel, pharmazeutische und andere Industrien, um metagenomische Daten korrekt zu verarbeiten und zu interpretieren. Mit der angesammelten Datenbank, Forscher können ihre Daten mit zuvor veröffentlichten Informationen vergleichen. Zum Beispiel, wenn Ihnen neue Daten zur Mikrobiota bei entzündlichen Darmerkrankungen vorliegen, dann in Knomics-Biota, Sie können diese Daten auf die Karte von Patienten mit den gleichen Krankheiten aus der ganzen Welt setzen", kommentiert Alexander Tyakht, ein Forscher an der ITMO University und Chief Technology Officer bei Knomics, ein Mikrobiom-Forschungs- und Entwicklungsunternehmen.
Im Vergleich zu anderen metagenomischen Datenanalysesystemen Knomics-Biota hat mehrere Vorteile. Zum Beispiel, die Nutzung dieses Dienstes, kann man eine vergleichende Analyse mit Arrays öffentlich zugänglicher Daten durchführen, die nach thematischen Kontexten (Ernährung, Krankheiten, Bevölkerung, etc.). Es ist auch möglich, Eingabedaten in verschiedenen Formaten zu verarbeiten. Zuguterletzt, die Informationen über Datenanalysemethoden sind immer in den Abschlussberichten enthalten, damit der Arbeitsablauf in wissenschaftlichen Arbeiten leicht beschrieben werden kann, sowie in weiteren Studien reproduziert.
„Dank der Flexibilität des Systems, Knomics-Biota kann auf die Analyse jedes Mikrobiota-Typs angewendet werden, nicht nur der Darm. Die Informationen über seine Zusammensetzung helfen, zum Beispiel, um mikrobielle Korrosion von Anlagen in der Ölindustrie zu verhindern. Ein weiteres wichtiges Feld ist die metagenomische Analyse von Lebensmitteln, einschließlich probiotischer. Solche Studien bieten einen innovativen Ansatz für die Qualitätskontrolle der Lebensmittel- und Arzneimittelproduktion und auf Dauer, kann helfen, Produktformulierungen auf Basis der Metagenomik zu optimieren, " bemerkt Daria Efimova, der Erstautor des Artikels, ein Entwickler der Firma Knomics.
Das System steht Ärzten, Analysten, und Biologen ohne fortgeschrittene Kenntnisse in Bioinformatik und Programmierung. Es soll die Umsetzung der metagenomischen Forschungsergebnisse in biomedizinisch wichtiges Wissen erleichtern und helfen, internationale Kooperationen im Bereich der Mikrobiomanalyse aufzubauen.
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