Istraživači povezuju "genetske potpise" bakterija u ljudskim crijevima s više bolesti

Ovo otvara prozor za razvoj testova pomoću unakrsne bolesti, genski pokazatelji zdravlja pacijenata. Identificirali smo genetske markere za koje mislimo da bi na kraju mogli dovesti do testova, ili samo jedan test, identificirati udruge s brojnim medicinskim stanjima. "

Braden Tierney, Studiraj prvi autor i apsolvent, Program bioloških i biomedicinskih znanosti, Medicinski fakultet Harvard

Znanstvenici upozoravaju da njihova studija nije osmišljena kako bi razjasnila kako i zašto ti mikrobni geni mogu biti povezani s različitim bolestima. Do sada, rekli su, ostaje nejasno jesu li te bakterije uključene u razvoj bolesti ili su samo promatrači u tom procesu.

Cilj istraživanja bio je utvrditi mogu li skupine gena pouzdano ukazati na prisutnost različitih bolesti. Ovi novootkriveni mikrobni genetski potpisi, međutim, moglo bi se dodatno proučiti kako bi se utvrdilo koja je uloga, ako ijedan, organizmi igraju u razvoju bolesti.

"Naša studija podcrtava vrijednost znanosti o podacima kako bi se otkrilo složeno međusobno djelovanje mikroba i ljudi, "rekao je viši autor studije Chirag Patel, izvanredni profesor biomedicinske informatike u Institutu Blavatnik na HMS -u.

Istraživači su započeli prikupljanjem podataka o mikrobiomima od 13 skupina pacijenata, ukupno više od 2, 500 uzoraka. Sljedeći, analizirali su podatke kako bi utvrdili povezanost između sedam bolesti i milijuna mikrobnih vrsta, mikrobni metabolički putevi, i mikrobnih gena. Isprobavajući različite pristupe modeliranju-računajući ukupno 67 milijuna različitih statističkih modela-uspjeli su promatrati koja su obilježja mikrobioma dosljedno nastajala kao najjači kandidati povezani s bolestima.

Od svih različitih mikrobnih karakteristika-vrsta, putovi, i geni-najveću moć predviđanja imali su mikrobni geni. Drugim riječima, istraživači su rekli, skupine bakterijskih gena, ili genetski potpisi, nego samo prisutnost određenih bakterijskih obitelji, bile su najbliže povezane s prisutnošću određenog stanja.

Neka od glavnih zapažanja su uključivala:

Skupine bakterijskih gena, ili genetski potpisi, umjesto pojedinačnih bakterijskih gena, Čini se da su umiješani u različite vrste ljudskih bolesti.

Koronarna bolest, upalne bolesti crijeva, i ciroza jetre imaju slične genetske potpise crijevnih mikrobioma.

Dijabetes tipa 2, po kontrastu, ima potpis mikrobioma za razliku od bilo kojeg drugog testiranog fenotipa.

Analiza nije pronašla dosljednu vezu između prisutnosti bakterijske vrste Solobacterium moorei i raka debelog crijeva-o udruzi koja je ranije izviještena u brojnim studijama. Međutim, istraživači su ipak identificirali određene gene iz podvrste S. moorei povezane s kolorektalnim karcinomom. Ovaj nalaz ukazuje da analiza na razini gena može dati biomarkere bolesti s većom preciznošću i većom specifičnošću u usporedbi sa sadašnjim pristupima.

Patel je rekao kako ovaj rezultat potcrtava mišljenje da nije samo prisutnost određene bakterijske obitelji nagovještaj rizika, nego sojevi i genski potpisi mikroba koji su važni. Sposobnost identificiranja međusobnih veza s takvom preciznošću bit će ključna za projektiranje testova koji mogu pouzdano mjeriti rizik, on je dodao. Tako, u ovom konkretnom primjeru, test namijenjen mjerenju rizika od raka debelog crijeva samo otkrivanjem prisutnosti S. moorei u crijevima možda nije tako pouzdan kao sofisticiraniji test koji mjeri bakterijske gene za otkrivanje prisutnosti specifičnih sojeva S. moorei koji su povezani sa rak crijeva.

Dva stanja-upala uha i benigni tumori mekih tkiva nazvani adenomi-pokazali su slabu povezanost s crijevnim mikrobiomom, sugerirajući da mikroorganizmi nastanjeni u ljudskim crijevima vjerojatno neće igrati ulogu u razvoju ovih stanja, niti su vjerojatno da će biti pouzdani pokazatelji da su ti uvjeti prisutni.

U jednom prethodnom istraživanju, tim HMS-a koristio je ogromne količine javno dostupnih podataka o sekvenciranju DNK iz ljudskih oralnih i crijevnih mikrobioma kako bi procijenio veličinu svemira mikrobnih gena u ljudskom tijelu. Analiza je otkrila da u kolektivnom ljudskom mikrobiomu može biti više gena nego zvijezda u promatranom svemiru.

S obzirom na ogroman broj mikrobnih gena koji se nalaze u ljudskom tijelu, novi nalazi predstavljaju veliki korak naprijed u razumijevanju složenosti međudjelovanja između ljudskih bolesti i ljudskog mikrobioma, rekli su istraživači.

"Krajnji cilj računalne znanosti je generiranje hipoteza iz velikog broja podataka, "rekao je Tierney." Naš rad pokazuje da se to može učiniti i otvara toliko novih mogućnosti za istraživanje i ispitivanje da smo samo ograničeni vremenom, narod, i resurse potrebne za izvođenje tih testova. "

• Sequentia je surađivala s Nextbiomicsom kako bi dobila novi model imunizacije protiv COVID-19
• Nanotehnologija i dijagnostika i liječenje COVID-19