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Os pesquisadores ligam “assinaturas genéticas” das bactérias no intestino humano às doenças múltiplas

Nós estamos verdadeiramente nunca sozinhos, nem sequer dentro de nossos próprios corpos. Os seres humanos jogam o anfitrião aos trilhões das bactérias, dos fungos, dos vírus, e dos outros micro-organismos que compo o microbiome humano. Nos últimos anos, a mistura destas bactérias residentes, e a presença de espécie bacteriana específica, foram ligadas às circunstâncias que variam da obesidade à esclerose múltipla.

Agora, indo uma etapa mais distante, os pesquisadores na Faculdade de Medicina de Harvard e o centro do diabetes de Joslin foram além da espécie microbiana. Analisando a composição genética das bactérias no intestino humano, a equipe ligou com sucesso grupos de genes bacterianos, ou “assinaturas genéticas,” às doenças múltiplas.

O trabalho traz cientistas mais perto dos testes tornando-se que poderiam prever o risco da doença ou identificar a presença da doença baseada em uma amostra da composição genética do microbiome de uma pessoa.

Os resultados, para ser publicado o 18 de maio em comunicações da natureza, grupos de relação de genes bacterianos à presença de doença arterial coronária, cirrose do fígado, doença de entranhas inflamatório, cancro do cólon, e tipo - diabetes 2. A análise indica que três destas circunstâncias--doença arterial coronária, doença de entranhas inflamatório, e cirrose de fígado--compartilhe de muitos dos mesmos genes bacterianos. Ou seja povos cujo porto da entranhas estes genes bacterianos parecem mais prováveis ter umas ou várias destas três circunstâncias.

O trabalho representa um avanço significativo na compreensão actual do relacionamento entre os micróbios que residem no intestino humano e as doenças específicas, a equipe disseram. Se confirmado com uma pesquisa mais adicional, os resultados poderiam informar o projecto das ferramentas que poderiam calibrar o risco de uma pessoa para uma escala das circunstâncias baseadas na análise de uma única amostra fecal, eles adicionaram.

Isto abre um indicador para a revelação dos testes usando a cruz-doença, indicadores gene-baseados da saúde paciente. Nós identificamos os sinais genéticos que nós pensamos poderíamos eventualmente conduzir aos testes, ou ao apenas um teste, para identificar associações com um número de problemas médicos.”

Programa de aluno diplomado, biológicas e biomedicáveis das ciências de Braden Tierney, de autor do estudo primeiro e, Faculdade de Medicina de Harvard

Os pesquisadores advertem que seu estudo não estêve projectado explicar exactamente como e porque estes genes microbianos podem ser ligados às doenças diferentes. Até aqui, disseram, permanece obscuro se estas bactérias estão envolvidas na revelação da doença ou são meros espectadores neste processo.

O objetivo do estudo era determinar se os grupos de genes poderiam confiantemente indicar a presença de doenças diferentes. Estas assinaturas genéticas microbianas recentemente identificadas, contudo, poderiam ser estudadas mais para determinar que papel, eventualmente, os organismos jogam na revelação da doença.

“Nossos relevos do estudo o valor da ciência dos dados para amolar para fora a interacção complexa entre micróbios e seres humanos,” disse o estudo autor Chirag superior Patel, professor adjunto da informática biomedicável no instituto de Blavatnik no HMS.

Os pesquisadores começaram recolhendo dados do microbiome de 13 grupos de pacientes que totalizam mais de 2.500 amostras. Em seguida, analisaram os dados para localizar enlaces entre sete doenças e milhões de espécies microbianas, caminhos metabólicos microbianos, e genes microbianos. Tentando uma variedade de aproximações de modelagem--computando um total de 67 milhão modelos estatísticos diferentes--podiam observar que características do microbiome emergiram consistentemente como os candidatos doença-associados os mais fortes.

De todas as várias características microbianas--espécie, caminhos, e genes--os genes microbianos tiveram a grande potência com carácter de previsão. Ou seja os pesquisadores disseram, grupos de genes bacterianos, ou as assinaturas genéticas, um pouco do que meramente a presença de determinadas famílias bacterianas, foram ligadas o mais pròxima à presença de uma condição dada.

Algumas das observações principais incluídas:

Os conjuntos de genes bacterianos, ou as assinaturas genéticas, um pouco do que genes bacterianos individuais, parecem implicados em vários tipos de doença humana.

A doença arterial coronária, a doença de entranhas inflamatório, e a cirrose de fígado têm assinaturas genéticas do microbiome similar do intestino.

Tipo - o diabetes 2, pelo contraste, tem uma assinatura do microbiome ao contrário de todo o outro fenótipo testado.

A análise não encontrou uma relação consistente entre a presença do moorei bacteriano de Solobacterium da espécie e o cancro do cólon--uma associação relatada previamente em estudos numerosos. Contudo, os pesquisadores identificaram genes particulares da subespécie de um moorei do S. associada com o cancro colorectal. Isto que encontra indica que a análise do gene-nível pode render biomarkers da doença com maior precisão e mais especificidade comparadas com as aproximações actuais.

Patel disse relevos deste resultado a noção que não é meramente a presença de uma família bacteriana dada que pudesse predizer o risco, mas um pouco das tensões e das assinaturas do gene dos micróbios que importam. A capacidade para identificar interconexões com tal precisão será crítica para projetar os testes que podem medir o risco confiantemente, ele adicionou. Assim, neste exemplo específico, um teste pretendido medir o risco de cancro do cólon meramente detectando a presença de moorei do S. no intestino não pode ser tão seguro quanto um teste mais refinado esse os genes bacterianos das medidas para detectar a presença de tensões específicas do moorei do S. que são associadas com o cancro do cólon.

Duas circunstâncias--a inflamação da orelha e os tumores benignos do macio-tecido chamaram adenomas--são mostrados associações fracas com o microbiome do intestino, sugerindo que os micro-organismos que residem no intestino humano não sejam prováveis jogar um papel na revelação destas circunstâncias, nem provavelmente a ser os indicadores seguros que estas circunstâncias estam presente.

Em um estudo precedente, nas quantidades maciças usadas equipe do HMS publicamente - de disponível ADN-arranjando em seqüência dados dos microbiomes humanos orais e do intestino para calcular o tamanho do universo de genes microbianos no corpo humano. A análise revelou que pode haver mais genes no microbiome humano colectivo do que protagoniza no universo perceptível.

Dado o número completo de genes microbianos que residem dentro do corpo humano, os resultados novos representam uma etapa principal para a frente em compreender a complexidade da interacção entre doenças humanas e o microbiome humano, os pesquisadores disseram.

“O objectivo último da ciência computacional é gerar hipóteses de uma área enorme dos dados,” disse Tierney. “Nosso trabalho mostra que este pode ser feito e aberto tão muitas avenidas novas para a pesquisa e o inquérito que nós somos somente limitados antes que, povos, e os recursos necessários para executar aqueles testes.”

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.