Ny plattform för metagenomisk analys

Ett team av utvecklare från Skolkovo, ITMO University och MIPT presenterade en onlinetjänst som heter Knomics-Biota, vilket möjliggör en omfattande studie av intestinala mikrobiomgenetiska data. Med denna tjänst, man kan räkna ut vilka typer av bakterier som finns i hundratals tarmmetagenomer, deras relativa andel, och mängden vitaminer och andra nyttiga ämnen de producerar. Med hjälp av ett interaktivt gränssnitt, du kan titta på resultaten från olika perspektiv, vilket hjälper till att identifiera sambandet mellan mikrobiota och näring, livsstil och hälsa. Forskningen publicerades i BioData Mining .

Metagenomisk analys har blivit en mycket populär forskningsmetod inom områden som biologi, medicin, och livsmedelsbioteknik. En metagenom är en samling av genetiskt material av alla bakterier som lever på en given kroppsplats. Genom att titta på ens metagenom, forskare och läkare kan karakterisera sammansättningen och balansen i tarmmikrofloran och dra slutsatser om dess bidrag till kohorters hälsa. Dessutom, denna metod kan användas för att ta reda på vilken effekt ett visst läkemedel eller en typ av mat har på mikrobiota. Hundratusentals metagenomer innehåller stora mängder användbar information, som inte kan analyseras manuellt. Därför, särskilda verktyg behövs för att tolka metagenomiska data.

För att lösa det här problemet, ett team av ryska utvecklare från Skolkovo, ITMO University och MIPT har skapat en analytisk plattform, som är utformad för att statistiskt undersöka data och presentera dem som interaktiva tomter. Den kan användas för att bedöma om mikrobioter från en grupp ämnen kan producera tillräckligt med vitaminer och andra ämnen som är viktiga för ens hälsa. Dessutom, plattformsanvändarna kan jämföra sina data med tusentals andra prover som samlats in från en frisk befolkning och patienter med sjukdomar. I detta fall, analysen kan inkludera inte bara metagenomiska data i sig utan också några relaterade indikatorer som kön, ålder, sjukdomens svårighetsgrad eller kliniska analysresultat.

Analysen startar automatiskt efter att data har laddats upp till molnet. Därefter får användaren en onlinerapport med resultaten för varje analyssteg:från datakvalitetskontroll till testning av statistiska hypoteser. Denna rapport kan sedan delas med kollegor, används för vetenskapliga publikationer eller publiceras online.

"Vår utveckling syftar till att hjälpa akademiska forskare och experter från mat, läkemedelsindustrin och andra industrier för att korrekt bearbeta och tolka metagenomiska data. Med hjälp av den ackumulerade databasen, forskare kan jämföra sina data med tidigare publicerad information. Till exempel, om du har fått lite ny information om mikrobiota vid inflammatoriska tarmsjukdomar, sedan i Knomics-Biota, du kan lägga dessa data på kartan över patienter med samma sjukdomar från hela världen ", kommenterar Alexander Tyakht, en forskare vid ITMO University och Chief Technology Officer på Knomics, ett mikrobiomforsknings- och utvecklingsföretag.

Jämfört med andra metagenomiska dataanalyssystem, Knomics-Biota har flera fördelar. Till exempel, använder denna tjänst, man kan göra en jämförande analys med matriser av offentligt tillgänglig data aggregerade enligt tematiska sammanhang (diet, sjukdomar, befolkningar, etc.). Det är också möjligt att bearbeta indata i olika format. Och sist men inte minst, informationen om dataanalysmetoder ingår alltid i slutrapporterna, så att arbetsflödet enkelt kan beskrivas i vetenskapliga artiklar, samt återges i ytterligare studier.

"Tack vare systemets flexibilitet, Knomics-Biota kan appliceras på analys av alla typer av mikrobioter, inte bara den tarm. Informationen om dess sammansättning hjälper, till exempel, för att förhindra mikrobiell korrosion av utrustning i oljeindustrin. Ett annat viktigt område är metagenomisk analys av livsmedelsprodukter, inklusive probiotiska. Sådana studier ger ett innovativt tillvägagångssätt för kvalitetskontroll av livsmedels- och läkemedelsproduktion och, i det långa loppet, kan hjälpa till att optimera produktformuleringar baserade på metagenomik, "konstaterar Daria Efimova, den första författaren till artikeln, en utvecklare från Knomics -företaget.

Systemet är tillgängligt för läkare, analytiker, och biologer utan avancerade färdigheter inom bioinformatik och programmering. Det syftar till att underlätta omvandlingen av de metagenomiska forskningsresultaten till biomedicinsk viktig kunskap och hjälpa till att utveckla internationella samarbeten inom mikrobiomanalys.

• Studien ger ny förståelse för rotavirusinfektioner hos nyfödda
• ICUS applåderar tillkännagivandet av dramatiska förändringar i betalningen för kontrastförstärkt ultraljud