Avec le lancement de la base de données de microbiome NIBN Japan, les scientifiques acquièrent une fenêtre sans précédent sur la façon dont le mode de vie et le régime alimentaire façonnent notre microbiome et influencent la santé à long terme.
Recherche: Nibn Japan Microbiome Database, une base de données pour explorer les corrélations entre le microbiome humain et la santé. Crédit d'image: Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans Rapports scientifiquesles chercheurs ont introduit la base de données de microbiome NIBN Japan (NIBN JMD), une base de données complète et accessible au public de profils de microbiome humain sains et sains (comprenant plus de 2 000 échantillons de microbiome) annotés avec jusqu'à 1 000 points de métadonnées par échantillon, ainsi que des résultats de longue durée d'étude.
La base de données vise à faciliter et à progresser les futures études d'association de microbiome et à la recherche médicale en fournissant aux chercheurs un ensemble de données de base exhaustif par rapport auxquels les impacts des microbiomes intestinaux et les associations causales peuvent être comparés, ouvrant la voie à des maladies chroniques associées au microbiome et à des interventions de style de vie. Cet article décrit la base de données JMD NIBN, ses fonctionnalités et les applications potentielles.
Sommaire
Arrière-plan
Un ensemble croissant de recherches souligne l'importance du microbiome intestinal humain dans la formation de la santé et des maladies de l'hôte. Des études ont établi une forte association bidirectionnelle entre les caractéristiques du microbiome intestinal (la composition et les densités relatives de la flore intestinale) et les résultats cliniques, notamment l'obésité, les infections, l'inflammation et même les cancers.
Bien que des progrès substantiels dans les technologies de séquençage de nouvelle génération (y compris la génomique, la protéomique et les transcriptomiques) aient fourni aux scientifiques des quantités sans précédent de données de microbiome, les ensembles de données existants souffrent des démérites courantes de métadonnées inadéquates et d'annotation contextuelle. En outre, les bases de données conventionnelles fournissent des statistiques sommaires calculées en agrégeant les données de plusieurs études, mais elles ne tiennent pas compte des différences méthodologiques inter-études.
Celles-ci démérites entravent gravement les investigations généralisables à grande échelle sur les interactions de microbiome-santé, empêchant ainsi la découverte et le déploiement d'interventions contre un large éventail de régimes alimentaires, de modes de vie et de maladies. Cela nécessite le développement d'une base de données de microbiome humaine standardisée comprenant à la fois diverses données de séquençage et une annotation complète des métadonnées, ce qui faciliterait le titulaire du plein potentiel du microbiome intestinal dans l'atténuation des maladies humaines et la promotion du bien-être mondial.
Qu'est-ce que Nibn JMD?
Les National Institutes of Biomedical Innovation, Health and Nutrition (Nibn, anciennement Nibiohn) sont un effort de recherche collaboratif japonais entre l'Institut national d'innovation biomédicale (NIBIO) et le National Institute of Health and Nutrition (NIHN). Créée en 2005, l'organisation vise à faire progresser l'innovation biomédicale, la nutrition et la production pharmaceutique de la population japonaise.
Le NIBN a reconnu les lacunes dans les bases de données actuelles du microbiome humain et en a abordé en rassemblant des échantillons fécaux et des métadonnées étendues de son propre réseau de recherche approfondie et de plusieurs collaborateurs pour générer l'un des plus grands ensembles de données de microbiome humain. Nommé la «base de données de microbiome Nibn Japan (NIBN JMD)», cette nouvelle base de données, accessible au public avec certaines restrictions, vise à déclencher le véritable potentiel clinique du microbiome humain à travers l'annotation des métadonnées sans précédent et une conception auto-améliorée.
La base de données comprend actuellement 2 273 échantillons de microbiome de 2 068 sujets, dont chacun est lié à jusqu'à 1 000 points de métadonnées, englobant la démographie des participants, les régimes alimentaires, les modes de vie, les niveaux d'activité physique et les antécédents médicaux. Alors que tous les échantillons ont des métadonnées de base, le niveau de détail dépend de la cohorte spécifique. La base de données comprend également des échantillons longitudinaux dérivés du collaborateur, permettant des analyses de la dynamique temporelle du microbiome. Notamment, tout le traitement des données a respecté les protocoles standardisés pour maintenir la cohérence et la fiabilité à travers un éventail diversifié d'échantillons.
Comment NIBN JMD a-t-il été développé et quelles sont ses principales caractéristiques?
Les chercheurs ont utilisé un pipeline Snakemake pour Qiime2, appelé «SNAQ», pour traiter les données de séquençage d'ARNr 16S, tandis que des pipelines internes séparés ont été utilisés pour les données métagénomiques du fusil de chasse. Ces derniers pipelines comprennent des dispositions pour l'automatisation de l'affectation taxonomique conforme au NCBI (Kraken 2, Bracken et Metaphlan), le profilage fonctionnel (FMAP) et l'annotation des métadonnées. Le document note que bien que le séquençage du fusil de chasse ait été effectué, les résultats de l'analyse complète seront disponibles dans une future version de la base de données.
NIBN JMD a été construit sur une implémentation personnalisée de la plate-forme Manta, offrant aux chercheurs un spectre d'outils d'analyse multifactorielle intégrés capables de visualiser les associations de microbiome-santé et d'explorer les corrélations au sein des données. Les chercheurs ont également développé un script interne pour automatiser l'importation et le traitement des données à partir d'échantillons nouveaux et futurs.
Plus important encore, NIBN JMD représente un ensemble de données riche et bien structuré qui est axé sur le plan architectural sur l'accès convivial et capable d'intégration avec la plupart des outils analytiques standard. Son interface orientée publique soutient les sciences ouvertes et espère révolutionner les futures études de microbiome collaboratives. Bien que les données de base soient ouvertement disponibles, l'accès à des métadonnées plus étendues nécessite un accord de collaboration et l'approbation du comité d'examen institutionnel (IRB), garantissant la gestion éthique des données.
Conclusions
NIBN JMD représente une progression importante dans l'infrastructure de recherche sur les microbiomes, offrant aux scientifiques une ressource largement annotée et accessible au public – l'une des plus grandes et les plus complètes du genre. Il complète d'autres ressources mondiales avec ses outils de cohérence et d'analyse interactifs élevés. Cette base de données a le potentiel d'accélérer les découvertes dans la science du microbiome, d'informer les stratégies de santé personnalisées et d'accélérer le développement d'interventions qui tirent parti du microbiome.
Il a déjà été appliqué dans des études qui ont établi des associations entre le microbiote intestinal et des facteurs tels que les modèles alimentaires (y compris l'apport en orge et en vitamine B1), les habitudes intestinales et les conditions métaboliques comme l'obésité et le diabète de type 2. Bien que sa restriction actuelle aux seuls participants japonais restreint sa généralisation mondiale, il présente la première étape vers un demain plus sain.
