Nutsvoorzieningen, een stap verder gaan, onderzoekers van de Harvard Medical School en het Joslin Diabetes Center zijn verder gegaan dan microbiële soorten. Analyse van de genetische samenstelling van bacteriën in de menselijke darm, het team heeft met succes groepen bacteriële genen gekoppeld, of "genetische handtekeningen, " aan meerdere ziekten.
Het werk brengt wetenschappers dichter bij het ontwikkelen van tests die het ziekterisico kunnen voorspellen of de aanwezigheid van ziekten kunnen identificeren op basis van een steekproef van de genetische samenstelling van het microbioom van een persoon.
De bevindingen, wordt gepubliceerd op 18 mei in Natuurcommunicatie , koppel sets van bacteriële genen aan de aanwezigheid van coronaire hartziekte, levercirrose, inflammatoire darmziekte, darmkanker, en diabetes type 2. De analyse geeft aan dat drie van deze aandoeningen - coronaire hartziekte, inflammatoire darmziekte, en levercirrose - delen veel van dezelfde bacteriële genen. Met andere woorden, mensen van wie het lef deze bacteriële genen herbergt, lijken meer kans te hebben op een of meer van deze drie aandoeningen.
Het werk vertegenwoordigt een aanzienlijke vooruitgang in het huidige begrip van de relatie tussen microben die in de menselijke darm leven en specifieke ziekten, zei de ploeg. Indien bevestigd door verder onderzoek, de resultaten kunnen helpen bij het ontwerpen van instrumenten die het risico van een persoon voor een reeks aandoeningen kunnen meten op basis van analyse van een enkel fecaal monster, voegden ze eraan toe.
Dit opent een venster voor de ontwikkeling van tests die gebruik maken van op genen gebaseerde indicatoren van de gezondheid van patiënten. We hebben genetische markers geïdentificeerd waarvan we denken dat ze uiteindelijk tot tests kunnen leiden, of slechts één test, om associaties met een aantal medische aandoeningen te identificeren."
Braden Tierney, Studie eerste auteur en afgestudeerde student, Programma Biologische en Biomedische Wetenschappen, Harvard Medical School
De onderzoekers waarschuwen dat hun studie niet was opgezet om precies te verhelderen hoe en waarom deze microbiële genen aan verschillende ziekten kunnen worden gekoppeld. Zo ver, ze zeiden, het blijft onduidelijk of deze bacteriën betrokken zijn bij ziekteontwikkeling of slechts omstanders zijn in dit proces.
Het doel van de studie was om te bepalen of groepen genen betrouwbaar konden wijzen op de aanwezigheid van verschillende ziekten. Deze nieuw geïdentificeerde microbiële genetische handtekeningen, echter, verder onderzocht kunnen worden om te bepalen welke rol, indien van toepassing, de organismen spelen in de ontwikkeling van ziekten.
"Onze studie onderstreept de waarde van datawetenschap om complexe interactie tussen microben en mensen te ontrafelen, " zei senior auteur Chirag Patel, universitair hoofddocent biomedische informatica aan het Blavatnik Institute bij HMS.
De onderzoekers begonnen met het verzamelen van microbioomgegevens van 13 groepen patiënten van in totaal meer dan 2, 500 monsters. Volgende, ze analyseerden de gegevens om verbanden tussen zeven ziekten en miljoenen microbiële soorten vast te stellen, microbiële metabole routes, en microbiële genen. Door een verscheidenheid aan modelleringsbenaderingen uit te proberen - in totaal 67 miljoen verschillende statistische modellen berekend - waren ze in staat om te observeren welke microbioomkenmerken consequent naar voren kwamen als de sterkste ziekte-geassocieerde kandidaten.
Van alle verschillende microbiële kenmerken - soorten, paden, en genen - microbiële genen hadden de grootste voorspellende kracht. Met andere woorden, zeiden de onderzoekers, groepen bacteriële genen, of genetische handtekeningen, in plaats van alleen de aanwezigheid van bepaalde bacteriële families, nauw verbonden waren met de aanwezigheid van een bepaalde aandoening.
Enkele van de belangrijkste observaties waren:
Clusters van bacteriële genen, of genetische handtekeningen, in plaats van individuele bacteriële genen, lijken betrokken bij verschillende soorten ziekten bij de mens.
Coronaire hartziekte, inflammatoire darmziekte, en levercirrose hebben vergelijkbare genetische kenmerken van het darmmicrobioom.
Type 2 diabetes, daarentegen, heeft een microbioomsignatuur in tegenstelling tot enig ander getest fenotype.
De analyse vond geen consistent verband tussen de aanwezigheid van de bacteriesoort Solobacterium moorei en darmkanker - een associatie die eerder in tal van onderzoeken werd gemeld. Echter, de onderzoekers identificeerden wel bepaalde genen van een S. moorei-ondersoort die verband houdt met colorectale kanker. Deze bevinding geeft aan dat analyse op genniveau biomarkers van ziekte kan opleveren met grotere precisie en meer specificiteit in vergelijking met de huidige benaderingen.
Patel zei dat dit resultaat het idee onderstreept dat het niet alleen de aanwezigheid van een bepaalde bacteriële familie is die een risico kan voorspellen, maar eerder de stammen en gensignaturen van de microben die ertoe doen. Het vermogen om onderlinge verbindingen met een dergelijke precisie te identificeren, is van cruciaal belang voor het ontwerpen van tests die op betrouwbare wijze risico's kunnen meten, hij voegde toe. Dus, in dit specifieke voorbeeld een test die bedoeld is om het risico op darmkanker te meten door alleen de aanwezigheid van S. moorei in de darm te detecteren, is mogelijk niet zo betrouwbaar als een meer verfijnde test die bacteriële genen meet om de aanwezigheid van specifieke stammen van S. moorei te detecteren die geassocieerd zijn met darmkanker.
Twee aandoeningen - oorontsteking en goedaardige wekedelentumoren genaamd adenomen - vertoonden zwakke associaties met het darmmicrobioom, wat suggereert dat micro-organismen die zich in de menselijke darm bevinden waarschijnlijk geen rol spelen bij de ontwikkeling van deze aandoeningen, evenmin zijn het waarschijnlijk betrouwbare indicatoren dat deze omstandigheden aanwezig zijn.
In een eerdere studie, het HMS-team gebruikte enorme hoeveelheden openbaar beschikbare DNA-sequentiegegevens van menselijke orale en darmmicrobiomen om de omvang van het universum van microbiële genen in het menselijk lichaam te schatten. De analyse onthulde dat er mogelijk meer genen in het collectieve menselijke microbioom zijn dan sterren in het waarneembare heelal.
Gezien het enorme aantal microbiële genen die zich in het menselijk lichaam bevinden, de nieuwe bevindingen vormen een grote stap voorwaarts in het begrijpen van de complexiteit van de wisselwerking tussen ziekten bij de mens en het menselijk microbioom, aldus de onderzoekers.
"Het uiteindelijke doel van computationele wetenschap is om hypothesen te genereren uit een enorme hoeveelheid gegevens, " zei Tierney. "Ons werk laat zien dat dit kan en opent zoveel nieuwe wegen voor onderzoek en onderzoek dat we alleen beperkt zijn door de tijd, mensen, en middelen die nodig zijn om die tests uit te voeren."
Rotavirus speelt rol bij ontwikkeling van type 1 diabetes
Risico op tandvleesaandoeningen en slokdarm- en maagkanker
Westers dieet kan het risico op ‘dodelijke sepsis’ verhogen,
Wetenschappelijk symposium op LABVOLUTION richt zich op kernthema's in de levenswetenschappen
SARS-CoV N-eiwit wekt de productie van IFN-β op door alomtegenwoordige RIG-I te veroorzaken,
Wetenschappers ontwikkelen 3D-geprinte pil die bacteriën in de darmen bemonstert
Wees niet bang voor de colonoscopie
Wortelkanalen en colonoscopieën hebben iets gemeen:ze worden algemeen gevreesd door het publiek. Maar op het gebied van tandheelkundige procedures en routine noodzakelijke onderzoeken, respectievelijk
Spingif-peptide kan helpen pijn bij het prikkelbare darm syndroom te stoppen
Onderzoekers van de Universiteit van Queensland hebben ontdekt dat een specifiek peptide dat wordt aangetroffen in spinnengif eigenschappen kan hebben die het nuttig kunnen maken bij het verlichten va
Darmbacteriën kunnen het risico op pulmonale hypertensie voorspellen
Een team van onderzoekers heeft ontdekt dat de microflora van bacteriën in de darmen van mensen kan bijdragen aan de ontwikkeling van pulmonale arteriële hypertensie (PAH). De studie getiteld, Verande