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Los investigadores conectan “firmas genéticas” de bacterias en la tripa humana a las enfermedades múltiples

Somos verdad nunca solos, ni siquiera dentro de nuestras propias carrocerías. Los seres humanos juegan el ordenador principal a los trillones de bacterias, de hongos, de virus, y de otros microorganismos que compongan el microbiome humano. Estos últimos años, la mezcla de estas bacterias residentes, y la presencia de especie bacteriana específica, se ha conectado a las condiciones que colocaban de obesidad a la esclerosis múltiple.

Ahora, yendo un paso más lejos, los investigadores en la Facultad de Medicina de Harvard y el centro de la diabetes de Joslin han ido más allá de especie microbiana. Analizando el maquillaje genético de bacterias en la tripa humana, las personas han conectado con éxito los grupos de genes bacterianos, o las “firmas genéticas,” a las enfermedades múltiples.

El trabajo trae a científicos más cercano a las pruebas que se convierten que podrían predecir riesgo de la enfermedad o determinar la presencia de la enfermedad basada en un muestreo del maquillaje genético del microbiome de una persona.

Las conclusión, ser publicado el 18 de mayo en comunicaciones de la naturaleza, equipos de eslabón de genes bacterianos a la presencia de enfermedad de la arteria coronaria, cirrosis del hígado, síndrome del intestino irritable, cáncer de colon, y tipo - diabetes 2. El análisis indica que tres de estas condiciones--enfermedad de la arteria coronaria, síndrome del intestino irritable, y cirrosis del higado--comparta muchos de los mismos genes bacterianos. Es decir gente cuyo puerto de la tripa estos genes bacterianos parecen más probables tener uno o más de estas tres condiciones.

El trabajo representa un avance importante en la comprensión actual del lazo entre los microbios que residen en la tripa humana y las enfermedades específicas, las personas dijeron. Si estuvieron confirmados con la investigación adicional, los resultados podrían informar al diseño las herramientas que podrían calibrar el riesgo de una persona para un alcance de las condiciones basadas en análisis de una única muestra fecal, ellos agregaron.

Esto abre una ventana para el revelado de las pruebas usando cruz-enfermedad, indicadores gen-basados de la salud paciente. Hemos determinado los marcadores genéticos que pensamos podríamos llevar eventual a las pruebas, o a apenas una prueba, determinar asociaciones con varias dolencias.”

Primer y programa del estudiante de tercer ciclo, biológicas y biomédicas de las ciencias de Braden Tierney, del autor del estudio, Facultad de Medicina de Harvard

Los investigadores advierten que su estudio no fue diseñado para aclarar exactamente cómo y porqué estos genes microbianos se pueden conectar a diversas enfermedades. Hasta el momento, dijeron, sigue siendo no entendible si estas bacterias están implicadas en el revelado de la enfermedad o son simples espectadores en este proceso.

La meta del estudio era determinar si los grupos de genes podrían indicar seguro la presencia de diversas enfermedades. Estas firmas genéticas microbianas nuevamente determinadas, sin embargo, se podrían estudiar más lejos para determinar qué papel, eventualmente, desempeñan los organismos en el revelado de la enfermedad.

“Nuestro estudio subraya el valor de la ciencia de los datos para tomar el pelo fuera la interacción compleja entre los microbios y los seres humanos,” dijo el estudio autor Chirag mayor Patel, profesor adjunto de la informática biomédica en el instituto de Blavatnik en el HMS.

Los investigadores comenzaron cerco datos del microbiome a partir de 13 grupos de pacientes que sumaban más de 2.500 muestras. Después, analizaban los datos para establecer claramente articulaciones entre siete enfermedades y millones de especies microbianas, caminos metabólicos microbianos, y genes microbianos. Probando una variedad de aproximaciones de modelado--calcular un total de 67 millones de diversos modelos estadísticos--podían observar qué características del microbiome emergieron constantemente como los candidatos enfermedad-asociados más fuertes.

De todas las diversas características microbianas--especie, caminos, y genes--los genes microbianos tenían la potencia profética más grande. Es decir los investigadores dijeron, los grupos de genes bacterianos, o las firmas genéticas, bastante que simplemente la presencia de ciertas familias bacterianas, fueron conectadas lo más de cerca posible a la presencia de una condición dada.

Algunas de las observaciones principales incluidas:

Los atados de genes bacterianos, o las firmas genéticas, bastante que genes bacterianos individuales, aparecen implicados en diversos tipos de enfermedad humana.

La enfermedad de la arteria coronaria, el síndrome del intestino irritable, y la cirrosis del higado tienen firmas genéticas del microbiome similar de la tripa.

Tipo - la diabetes 2, por el contrario, tiene una firma del microbiome a diferencia de cualquier otro fenotipo probado.

El análisis no encontró un eslabón constante entre la presencia del moorei bacteriano de Solobacterium de la especie y el cáncer de colon--una asociación denunciada previamente en estudios numerosos. Sin embargo, los investigadores determinaron genes determinados de una subespecie del moorei del S. asociada al cáncer colorrectal. Esto que encuentra indica que el análisis del gen-nivel puede rendir biomarkers de la enfermedad con la mayor precisión y más la especificidad comparadas con aproximaciones actuales.

Patel dijo caracteres de subrayado de este resultado la noción que no es simplemente la presencia de una familia bacteriana dada que pueda augurar riesgo, pero bastante de las deformaciones y de las firmas del gen de los microbios que importan. La capacidad de determinar interconexiones con tal precisión será crítica para diseñar las pruebas que pueden medir riesgo seguro, él agregó. Así, en este ejemplo específico, una prueba prevista para medir riesgo de cáncer de colon simplemente descubriendo la presencia de moorei del S. en la tripa puede no ser tan segura como una prueba refinada esa los genes bacterianos de las dimensiones para descubrir la presencia de deformaciones específicas del moorei del S. que se asocien al cáncer de colon.

Dos condiciones--la inflamación del oído y los tumores de tejido blando benignos llamaron adenomas--se muestran asociaciones débiles con el microbiome de la tripa, sugiriendo que los microorganismos que residen en la tripa humana no son probables desempeñar un papel en el revelado de estas condiciones, ni probablemente a ser indicadores seguros que estas condiciones están presentes.

En un estudio anterior, las personas del HMS cantidades masivas usadas público - de disponible DNA-ordenando datos de microbiomes orales y de la tripa humanos para estimar la talla del universo de genes microbianos en el cuerpo humano. El análisis reveló que puede haber más genes en el microbiome humano colectivo que las estrellas en el universo observable.

Dado el número escarpado de genes microbianos que residan dentro del cuerpo humano, las nuevas conclusión representan un paso importante adelante en la comprensión de la complejidad de la interacción entre las enfermedades humanas y el microbiome humano, los investigadores dijeron.

“El objetivo último de la ciencia de cómputo es generar hipótesis de una banda enorme de datos,” dijo a Tierney. “Nuestro trabajo muestra que esto puede ser hecha y abrir tan muchas nuevas avenidas para la investigación y la pregunta que somos solamente limitados para el momento en que, la gente, y los recursos necesitaran funcionar con esas pruebas.”

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.