Микробиом может предсказать хронологический возраст человека

Наши микробиомы - сложные сообщества микробов, которые живут в на нас и вокруг нас - на них влияет наша диета, привычки, окружающая среда и гены, и, как известно, меняются с возрастом. По очереди, состав наших микробиомов, особенно в кишечнике, хорошо известен своим влиянием на наше здоровье. Например, состав микробиома кишечника был связан с воспалительным заболеванием кишечника, аутоиммунное заболевание, ожирение, даже неврологические расстройства, например аутизм.

Учитывая образец микробиома (кожа, мазок изо рта или кала), исследователи продемонстрировали, что теперь они могут использовать машинное обучение для прогнозирования хронологического возраста человека, с разной степенью точности. Образцы кожи предоставили наиболее точный прогноз, правильно оценивая с точностью до 3,8 года, по сравнению с 4,5 годами с пероральным образцом и 11,5 года с фекальным образцом. Типы микробов, обитающих в полости рта или кишечнике молодых людей (возраст от 18 до 30 лет), как правило, более разнообразны и многочисленны, чем в сравнительных микробиомах пожилых людей (возраст 60 лет и старше).

Прогностический инструмент, описано в статье, опубликованной 11 февраля, 2020 г. mSystems , был разработан в результате сотрудничества исследователей Калифорнийского университета в Сан-Диего и IBM.

"Эта новая способность соотносить микробы с возрастом поможет нам продвинуться в будущих исследованиях роли микробов в процессе старения и возрастных заболеваний, и позволяют нам лучше тестировать потенциальные терапевтические вмешательства, нацеленные на микробиомы, "сказал соавтор исследования Чжэньцзян Зеч Сюй, Кандидат наук, который во время исследования был докторантом в лаборатории медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего соавтором Роба Найта, Кандидат наук, профессор и директор Центра инноваций микробиома Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Конечная цель команды - создать аналогичные модели машинного обучения для корреляции микробиома и клинических условий. например, воспаление при аутоиммунных заболеваниях. Этот подход может когда-нибудь лечь в основу неинвазивного теста на основе микробиома, который потенциально поможет клиницистам лучше диагностировать или оценивать риск заболевания у человека.

В исследовании 2014 г. Исследователи Вашингтонского университета сравнили «микробный возраст» -; возраст по прогнозу фекального микробиома -; и фактический хронологический возраст в контексте недоедания младенцев в течение первых месяцев жизни. Исследователи отметили, что разница между хронологическим и микробным возрастом связана со степенью развития детей. В новом исследовании Исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего пошли еще дальше, чтобы понять, применима ли эта ассоциация к взрослым. и насколько хорошо это распространено на другие участки тела.

По словам Сюй, Одно из наиболее важных требований к хорошей статистической модели - это большой размер выборки и репрезентативная совокупность. Для этого исследователи добыли данные о секвенировании микробиома, доступные из общедоступных баз данных нескольких гражданских научных проектов, такие как Американский проект кишечника, в котором участники отправляют фекальную почту, мазки слюны или кожи, получать персональные данные о микробиоме, и предоставлять свои анонимные данные научному сообществу.

В исследовании использовались в общей сложности 4, 434 пробы фекалий из США и Китая, 2, 550 образцов слюны из США, Канада, Великобритания и Танзания, и 1, 975 образцов кожи из США и Великобритании.Участники, данные которых использовались в исследовании, были в возрасте от 18 до 90 лет. с индексом массы тела от 18,5 до 30, не болел воспалительным заболеванием кишечника или диабетом, и не принимали антибиотики в течение как минимум одного месяца до отбора проб. Из исследования также исключены беременные, госпитализирован, инвалиды или тяжелобольные.

"Это было наиболее полное исследование микробиома и возраста на сегодняшний день, "сказал первый автор Ши Хуан, Кандидат наук, научный сотрудник лаборатории Найта и Центра инноваций микробиома Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Команда обнаружила гендерные различия в результатах микробиома кишечника, но никакой разницы между мужчинами и женщинами, когда дело касалось результатов микробиома полости рта и кожи. Несмотря на разнообразие микробов, обитающих на разных участках человеческого тела, также не имело значения, были ли образцы кожи взяты со лба или рук, Это означает, что будущие исследования микробиома кожи могут повысить свою статистическую мощность за счет объединения мест сбора и пола.

Одна из возможных причин, по которой микробы, живущие на нашей коже, так постоянно меняются с возрастом, исследователи сказали, связано с предсказуемыми изменениями физиологии кожи, с которыми сталкивается каждый, например, снижение выработки сыворотки и повышенная сухость.

"Точность наших результатов демонстрирует потенциал применения методов машинного обучения и искусственного интеллекта для лучшего понимания микробиомов человека, "сказал соавтор Хо-Чеол Ким, Кандидат наук, программный директор программы «Искусственный интеллект для здорового образа жизни», сотрудничество между IBM Research и Калифорнийским университетом в Сан-Диего в рамках IBM AI Horizons Network. «Применение этой технологии в будущих исследованиях микробиома может помочь глубже понять взаимосвязь между тем, как микробиомы влияют на наше общее состояние здоровья, и широким спектром заболеваний и расстройств, от неврологических до сердечно-сосудистых и иммунных».

По словам соавтора Йошики Васкес-Баэсы, Кандидат наук, заместитель директора по биоинформатической интеграции Центра инноваций микробиома Калифорнийского университета в Сан-Диего, прогнозирование возраста - особенно привлекательный метод для обучения прогнозных моделей, потому что участникам не нужно соответствовать специальным критериям, чтобы стать донором выборки, и определение возраста обычно не требует посещения больницы.

<цитата>

Другие исследования, посвященные одному конкретному состоянию, например, воспалительное заболевание кишечника, часто бывает трудно найти достаточное количество участников, соответствующих критериям исследования и желающих участвовать, чтобы сделать значимые выводы. Но здесь, широкая применимость прогнозирования возраста позволила нам исследовать пределы микробного моделирования в беспрецедентном масштабе ».

Йошики Васкес-Баэса, Кандидат наук, заместитель директора по биоинформатической интеграции Центра инноваций микробиома Калифорнийского университета в Сан-Диего

"Изучение того, как создавать точные и надежные модели на основе микробиома, откроет двери для ряда биотехнологических приложений, и помочь нам лучше понять связь определенных бактерий с интересующими результатами, "Сказал Найт.

• Исследование предоставляет новые подробности о полипозе, связанном с терапией, у детей, переживших рак.
• Много жира,