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Les chercheurs lient « les signatures génétiques » des bactéries dans l'intestin humain aux maladies multiples

Nous ne sommes vraiment jamais seuls, pas même dans nos propres fuselages. Les êtres humains jouent l'hôte aux trillions des bactéries, des champignons, des virus, et d'autres micros-organismes qui composent le microbiome humain. Ces dernières années, le mélange de ces bactéries résidentes, et la présence de la substance bactérienne spécifique, a été lié aux conditions s'échelonnant de l'obésité à la sclérose en plaques.

Maintenant, s'attaquant une opération plus loin, les chercheurs à la Faculté de Médecine de Harvard et le centre de diabète de Joslin sont allés au delà de la substance microbienne. Analysant le renivellement génétique des bactéries dans l'intestin humain, l'équipe a avec succès lié des groupes de gènes bactériens, ou « des signatures génétiques, » aux maladies multiples.

Le travail amène des scientifiques plus près des tests se développants qui pourraient prévoir le risque de maladie ou recenser la présence de la maladie basée sur un échantillonnage du renivellement génétique du microbiome d'une personne.

Les découvertes, pour être le 18 mai publié dans des transmissions de nature, les ensembles de tige de gènes bactériens à la présence de la maladie coronarienne, la cirrhose hépatique, la maladie inflammatoire de l'intestin, le cancer du côlon, et le diabète de type 2. L'analyse indique que trois de ces conditions--maladie coronarienne, maladie inflammatoire de l'intestin, et cirrhose du foie--partagez plusieurs des mêmes gènes bactériens. En d'autres termes, les gens dont le port d'intestins ces gènes bactériens semblent avoir un ou plusieurs de ces trois conditions.

Le travail représente une amélioration significatif dans la compréhension actuelle de la relation entre les microbes demeurant dans l'intestin humain et les maladies spécifiques, l'équipe ont indiqué. Si confirmé par davantage de recherche, les résultats pourraient aviser le modèle des outils qui pourraient mesurer le risque d'une personne pour une gamme des conditions basées sur l'analyse d'un échantillon fécal unique, ils ont ajouté.

Ceci ouvre un hublot pour le développement des tests utilisant la croix-maladie, indicateurs basés sur gène de la santé patiente. Nous avons recensé les repères génétiques que nous pensons pourrions éventuellement mener aux tests, ou à juste un test, pour recenser des associations avec un certain nombre de conditions médicales. »

Premier et programme d'étudiant de troisième cycle, biologiques et biomédicales des sciences de Braden Tierney, d'auteur d'étude, Faculté de Médecine de Harvard

Les chercheurs avertissent que leur étude n'a pas été conçue pour élucider exact comment et pourquoi ces gènes microbiens peuvent être liés aux différentes maladies. Jusqu'ici, ils ont dit, elle reste peu claire si ces bactéries sont impliquées dans le développement de la maladie ou sont de simples spectateurs dans ce procédé.

L'objectif de l'étude était de déterminer si les groupes de gènes pourraient sûrement indiquer la présence des différentes maladies. Ces signatures génétiques microbiennes neuf recensées, cependant, pourraient être étudiées davantage pour déterminer quel rôle, le cas échéant, les organismes jouent dans le développement de la maladie.

« Notre étude souligne la valeur de la science de caractéristiques pour taquiner à l'extérieur l'effet complexe entre les microbes et des êtres humains, » a dit l'étude l'auteur Chirag supérieur Patel, professeur agrégé de l'informatique biomédicale dans l'institut de Blavatnik à la voie HMP.

Les chercheurs ont commencé à l'extérieur par rassembler des caractéristiques de microbiome à partir de 13 groupes de patients se montant à plus de 2.500 échantillons. Ensuite, ils ont analysé les caractéristiques pour indiquer exactement des liens entre les sept maladies et millions de substances microbiennes, des voies métaboliques microbiennes, et des gènes microbiens. En essayant un grand choix d'approches de modélisation--calculer un total de 67 millions de modèles statistiques différents--ils pouvaient observer quelles caractéristiques de microbiome ont chronique apparu en tant que candidats maladie-associés les plus intenses.

De toutes les caractéristiques microbiennes variées--substance, voies, et gènes--les gènes microbiens ont eu le pouvoir prévisionnel le plus grand. En d'autres termes, les chercheurs ont dit, des groupes de gènes bactériens, ou des signatures génétiques, plutôt que simplement la présence de certaines familles bactériennes, ont été jointes le plus attentivement à la présence d'un état donné.

Certaines des observations principales comprises :

Les boîtiers des gènes bactériens, ou les signatures génétiques, plutôt que différents gènes bactériens, semblent impliqués dans types variés de maladie humaine.

La maladie coronarienne, la maladie inflammatoire de l'intestin, et la cirrhose du foie ont les signatures génétiques de microbiome assimilé d'intestin.

Le diabète de type 2, en revanche, a une signature de microbiome à la différence de n'importe quel autre phénotype vérifié.

L'analyse n'a pas trouvé une tige cohérente entre la présence du moorei bactérien de Solobacterium de substance et le cancer du côlon--une association précédemment rapportée dans de nombreuses études. Cependant, les chercheurs ont recensé les gènes particuliers d'une sous-espèce de moorei de S. liée au cancer colorectal. Ceci qui trouve indique que l'analyse niveau du gène peut fournir des biomarqueurs de la maladie avec une précision plus grande et plus d'une spécificité avec des approches actuelles.

Patel a dit des soulignages de ce résultat la notion que ce n'est pas simplement la présence d'une famille bactérienne donnée qui peut présager le risque, mais plutôt des tensions et des signatures de gène des microbes qui importent. La capacité de recenser des interconnexions avec une telle précision sera critique pour concevoir les tests qui peuvent mesurer le risque sûrement, il a ajouté. Ainsi, dans ce cas spécifique, un test destiné pour mesurer le risque de cancer du côlon en trouvant simplement la présence du moorei de S. dans l'intestin peut ne pas être aussi fiable comme test plus de raffinage ce les gènes bactériens de mesures pour trouver la présence des tensions spécifiques du moorei de S. qui sont associées au cancer du côlon.

Deux conditions--inflammation d'oreille et adénomes appelés de tumeurs bénignes de tissu mou--sont montrés faibles associations avec le microbiome d'intestin, proposant que les micros-organismes demeurant dans l'intestin humain ne soient pas susceptibles de jouer un rôle dans le développement de ces conditions, ni ils vraisemblablement à être les indicateurs fiables que ces conditions sont présentes.

Dans une étude précédente, l'équipe de voie HMP quantités massives utilisées publiquement - de procurable ADN-ordonnançant des caractéristiques des microbiomes humains oraux et d'intestin pour estimer la taille de l'univers des gènes microbiens au corps humain. L'analyse a indiqué qu'il peut y avoir plus de gènes dans le microbiome humain collectif que des étoiles dans l'univers observable.

Vu le nombre pur de gènes microbiens qui demeurent au sein du corps humain, les découvertes neuves représentent un pas en avant important en comprenant la complexité de l'effet entre les maladies humaines et le microbiome humain, les chercheurs ont dit.

« L'objectif ultime de la science de calcul est de produire des hypothèses d'un navire de type SWATH énorme des caractéristiques, » a dit Tierney. « Notre travail prouve que ceci peut être fait et ouvrir tant d'horizons neufs pour la recherche et l'instruction que nous sommes seulement limités avant que, les gens, et les moyens aient dû exécuter ces tests. »

Source:
Journal reference:

Tierney, B. T., et al. (2021) Gene-level metagenomic architectures across diseases yield high-resolution microbiome diagnostic indicators. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-021-23029-8.