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梅奥科学家开发了数学指数来区分健康的微生物组和患病的微生物组

明尼苏达州罗克斯特-是什么原因导致某些人发展成类风湿性关节炎,癌症和代谢综合症等慢性病,而其他人则保持健康?在肠道微生物组中可以找到主要线索-消化系统内部调节各种身体功能的数万亿微生物。

为了利用庞大的微小生物体作为人类福祉的代名词,梅奥诊所的研究人员开发了肠道微生物组健康指数。该指数将健康的微生物组与患病的微生物组区分开来。

在9月15日出版的《自然通讯》上的一项新研究中,研究人员揭示了由生物可解释的数学公式组成的指数如何从人的粪便样本中提取肠道微生物组图谱,从而揭示出患病的可能性独立于临床诊断。

通讯作者Jaeyun Sung博士说:“这一发现使我们对长期以来一直追求的健康肠道微生物组的组成有了更深入的了解。”“我们的指数可以预测肠道微生物组样本与健康或不健康状况的相似程度。”Sung博士是梅奥诊所医学院的外科助理教授,也是梅奥诊所个体化医学微生物组计划的研究员。

肠道微生物组对健康的影响

Sung博士说,高度复杂的微生物组对人类健康的影响是深远的,但是围绕如何正确检测任何东西是否可能出错以及如何将肠道微生物组作为一般健康指标的科学相对较新。众所周知,微生物生态系统与许多健康益处有关,包括帮助消化食物,调节新陈代谢和发挥免疫功能。尽管如此,仍然存在许多问题。最近的研究将肠道微生物组的改变与主要的慢性疾病联系起来。Sung博士说,缺乏分析测试或算法驱动的生物标记物会阻碍在出现特定的,可诊断的症状之前检测疾病的早期迹象。

对于这项新研究,Sung博士及其团队分析了4347个公开可用的人类粪便shot弹枪基因组,这使研究人员能够对粪便样本中存在的所有已知生物中的所有基因进行广泛的测序。样本收集了34项涉及健康状况和12种非健康疾病状况的已发表研究。肠道微生物组样本中有近1,700个来自非健康人群,即那些具有根据BMI进行临床诊断的疾病或体重异常的人群。近2600个样本来自报告为健康的人,也就是说,没有明显的疾病或不良症状。

Sung博士解释说:“我们将不健康的样本归为一组,将健康的样本归为另一组。”“然后,我们对两组中观察到的微生物的频率进行了比较。我们发现,与非健康组相比,在健康组中观察到的微生物更为常见,反之亦然。

他的分析导致了由50种微生物组成的健康人类肠道的微生物组特征。

Sung博士说:“但是,当时的真正挑战是将这些信息用于设计健康指标。”

数学公式促进微生物组发现

健康的肠道微生物组特征的发现使Sung博士及其团队开发了一种数学公式,可预测肠道微生物组样品与健康或不健康状况的相似程度。他们在健康丰富的物种和健康稀缺的物种之间建立了比例。数量越高,相应的微生物组样本来自健康人的机会就越大。

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