Tutkijat yhdistävät bakteerien geneettiset allekirjoitukset ihmisen suolistossa useisiin sairauksiin

Tämä avaa ikkunan kehittää testejä, joissa käytetään ristitauteja, geenipohjaiset indikaattorit potilaan terveydestä. Olemme tunnistaneet geneettisiä markkereita, joiden uskomme lopulta johtavan testeihin, tai vain yksi testi, tunnistaa yhteydet useisiin sairauksiin. "

Braden Tierney, Tutkimus Ensimmäinen kirjailija ja jatko -opiskelija, Biologian ja biolääketieteen ohjelma, Harvardin lääketieteellinen koulu

Tutkijat varoittavat, että heidän tutkimustaan ​​ei ole suunniteltu selventämään tarkalleen, miten ja miksi nämä mikrobigeenit voivat liittyä erilaisiin sairauksiin. Toistaiseksi, he sanoivat, on edelleen epäselvää, osallistuvatko nämä bakteerit sairauksien kehittymiseen vai ovatko ne vain sivullisia tässä prosessissa.

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, voisivatko geeniryhmät luotettavasti osoittaa eri sairauksien esiintymisen. Nämä äskettäin tunnistetut mikrobien geneettiset allekirjoitukset, kuitenkin, voitaisiin tutkia tarkemmin sen roolin määrittämiseksi, jos mitään, eliöt vaikuttavat sairauksien kehittymiseen.

"Tutkimuksemme korostaa datatieteen arvoa mikrobien ja ihmisten välisen monimutkaisen vuorovaikutuksen kiusaamiseksi, "sanoi tutkimuksen vanhempi kirjailija Chirag Patel, biolääketieteen tietotekniikan apulaisprofessori HMS:n Blavatnik -instituutissa.

Tutkijat aloittivat keräämällä mikrobiomitietoja 13 potilasryhmästä, yhteensä yli 2, 500 näytettä. Seuraava, he analysoivat tietoja selvittääkseen yhteydet seitsemän sairauden ja miljoonien mikrobilajien välillä, mikrobien aineenvaihduntareitit, ja mikrobigeenit. Kokeilemalla erilaisia ​​mallinnusmenetelmiä-yhteensä 67 miljoonaa erilaista tilastollista mallia-he pystyivät havaitsemaan, mitkä mikrobiomipiirteet nousivat jatkuvasti vahvimpiin sairauksiin liittyviin ehdokkaisiin.

Kaikista mikrobiominaisuuksista-lajeista, polkuja, ja geenit-mikrobigeeneillä oli suurin ennustava voima. Toisin sanoen, tutkijat sanoivat, bakteerigeenien ryhmät, tai geneettiset allekirjoitukset, eikä vain tiettyjen bakteeriperheiden läsnäolo, liittyvät läheisimmin tietyn tilan esiintymiseen.

Joitakin tärkeimpiä havaintoja olivat:

Bakteerigeenien klusterit, tai geneettiset allekirjoitukset, yksittäisten bakteerigeenien sijaan, näyttävät liittyvän erilaisiin ihmissairauksiin.

Sepelvaltimotauti, tulehduksellinen suolistosairaus, ja maksakirroosilla on samanlaiset suoliston mikrobiomin geneettiset allekirjoitukset.

Tyypin 2 diabetes, sitä vastoin, on mikrobiomin allekirjoitus toisin kuin mikään muu testattu fenotyyppi.

Analyysi ei löytänyt johdonmukaista yhteyttä bakteerilajin Solobacterium moorei ja paksusuolen syövän välillä-tämä yhdistys on aiemmin raportoitu lukuisissa tutkimuksissa. Kuitenkin, tutkijat tunnistivat tiettyjä geenejä paksusuolen syöpään liittyvästä S. moorei -alalajista. Tämä havainto osoittaa, että geenitason analyysi voi tuottaa sairauden biomarkkereita tarkemmin ja spesifisemmin nykyisiin lähestymistapoihin verrattuna.

Patel sanoi, että tämä tulos korostaa käsitystä siitä, että pelkästään tietyn bakteeriperheen läsnäolo ei voi aiheuttaa riskiä, vaan pikemminkin tärkeiden mikrobien kantoja ja geenimerkintäjä. Kyky tunnistaa yhteenliitännät niin tarkasti on kriittinen suunniteltaessa testejä, joilla voidaan mitata riski luotettavasti, hän lisäsi. Täten, tässä erityisessä esimerkissä testi, jonka tarkoituksena on mitata paksusuolen syöpäriski vain havaitsemalla S. moorei läsnäolo suolessa, ei ehkä ole yhtä luotettava kuin hienostuneempi testi, joka mittaa bakteerigeenejä spesifisten S. moorei -kantojen havaitsemiseksi, jotka liittyvät paksusuolen syöpä.

Kaksi sairautta-korvatulehdus ja hyvänlaatuiset pehmytkudoskasvaimet, joita kutsutaan adenoomaiksi-osoittivat heikkoja yhteyksiä suolen mikrobiomiin, olettaen, että ihmisen suolistossa asuvat mikro -organismit eivät todennäköisesti osallistu näiden sairauksien kehittymiseen, ne eivät myöskään todennäköisesti ole luotettavia indikaattoreita näiden olosuhteiden olemassaolosta.

Aiemmassa tutkimuksessa, HMS-tiimi käytti valtavia määriä julkisesti saatavilla olevaa DNA-sekvensointitietoa ihmisen suun ja suoliston mikrobiomeista arvioidakseen mikrobigeenien maailmankaikkeuden koon ihmiskehossa. Analyysi paljasti, että ihmisen kollektiivisessa mikrobiomissa voi olla enemmän geenejä kuin tähtiä havaittavassa universumissa.

Ottaen huomioon ihmiskehossa olevien mikrobigeenien suuren määrän, uudet havainnot ovat merkittävä askel eteenpäin ihmisten sairauksien ja ihmisen mikrobiomien välisen vuorovaikutuksen monimutkaisuuden ymmärtämisessä, tutkijat sanoivat.

"Laskennallisen tieteen perimmäinen tavoite on luoda hypoteeseja valtavasta datasta, "sanoi Tierney." Työmme osoittaa, että tämä voidaan tehdä, ja avaa niin paljon uusia mahdollisuuksia tutkimukselle ja tutkimukselle, että meitä rajoittaa vain aika, ihmiset, ja resursseja, joita tarvitaan näiden testien suorittamiseen. "

• Sequentia teki yhteistyötä Nextbiomicsin kanssa saadakseen uuden immunisaatiomallin COVID-19:ää vastaan
• Nanoteknologia ja COVID-19-diagnoosi ja hoito