Human Microbiom Project

Human Microbiome Project ( HMP )  er et  forskningsinitiativ fra National Institutes of Health for bedre at forstå den menneskelige mikroflora og dens implikationer for menneskers sundhed og relaterede problemer. Den første fase af projektet, der blev lanceret i 2007 [1] fokuserede på identifikation og karakterisering af den menneskelige mikroflora . Den anden fase, kendt som Human Microbiome Integrative Project (HMP), begyndte i 2014 med det formål at udvikle en ressourcebase til at karakterisere mikrobiomet og belyse mikrobernes rolle i menneskers sundhed og sygdomstilstande. Dette program modtog 170 millioner USD i finansiel støtte fra US National Institutes of Health General Fund fra 2007 til 2016. [2]

Kulturfrie mikrobielle samfundskarakteriseringsmetoder såsom metagenomics (som åbner op for et bredt genetisk perspektiv inden for et givet mikrobielt samfund) og omfattende hele genom-sekventering (som giver et "dybt" kig på visse aspekter af et bestemt mikrobielt samfund, er blevet vigtige komponenter af HMP , dvs. individuelle bakteriearter). Den sidste komponent i undersøgelsen tjente årsagen til målrettet genomsekventering - i øjeblikket er omkring 3.000 individuelle bakterieisolater planlagt  til at blive sekventeret - under efterfølgende metagenomisk analyse. Projektet finansierede også "dyb" sekventering af bakteriel 16S rRNA på baggrund af PCR -amplifikation i observerede mennesker. [3]

Introduktion

Allerede før lanceringen af ​​PMP blev det ofte rapporteret i de populære medier og videnskabelig litteratur, at der er omkring 10 gange flere mikrobielle celler og 100 gange flere mikrobielle gener end menneskelige celler i den menneskelige krop. Disse tal var baseret på et skøn over det menneskelige mikrobiom, som indeholder omkring 100 billioner bakterieceller, mens en typisk voksen har omkring 10 billioner menneskeceller. [4] I 2014 udgav American Society for Microbiology en pjece, der understregede, at antallet af mikrobielle celler og antallet af humane celler er omtrent lige store. Det blev også bemærket, at i løbet af de seneste undersøgelser kom forskerne til den konklusion, at menneskelige celler tæller cirka 37 billioner, hvilket refererer til forholdet mellem mikrobielle og menneskelige celler på 3:1. [5] I 2016 offentliggjorde en anden gruppe et nyt skøn over forholdet 1:1 (1,3:1, med 25 % usikkerhed og 53 % varians blandt en typisk mandlig befolkning på 70 kg). [6] [7]

På trods af forskellige skøn over det store antal mikrober i og uden for den menneskelige krop, vidste man lidt om deres roller i menneskers sundhed (og dårligt helbred). Mange af de organismer, der udgør mikrobiomet, er ikke blevet isoleret, identificeret eller på anden måde karakteriseret. Organismer, der menes at findes i det menneskelige mikrobiom, falder ind under definitionen af ​​bakterier , medlemmer af det arkæiske domæne , gær og protozoer , samt forskellige helminths og vira , herunder vira, der inficerer celler i det menneskelige mikrobiom ( bakteriofager ). PMC fungerede som en opdager og beskriver det menneskelige mikrobiom med fokus på de orale, dermale, vaginale, gastrointestinale og respiratoriske områder af kroppen.

HMP har til formål at besvare nogle af de mest inspirerende, irriterende og simpelthen grundlæggende videnskabelige spørgsmål i dag. Vigtigst af alt har projektet potentialet til at fjerne kunstige barrierer mellem mikrobiologi i medicin og miljø. Måske vil MMP ikke kun give nye måder at definere sundhed og sygdomsmodtagelighed på, men vil også afklare de parametre, der er nødvendige for at skabe, anvende og evaluere strategier for bevidst håndtering af menneskelig mikroflora for at opnå et kvalitativt nyt niveau i sammenhæng med optimal fysiologisk sundhed . [otte]

HMP er blevet beskrevet som "en logisk, konceptuel og eksperimentel fortsættelse af Human Genome Project" . [9] I 2007 blev PMP inkluderet i Medical Research Roadmap [10] fra US National Institutes of Health som en af ​​New Pathways to Discovery . Organiseret karakterisering af det humane mikrobiom udføres internationalt gennem International Human Microbiome Consortium .

Første fase (2007–2014)

Ved at tilslutte sig indsatsen fra mange institutioner [11] satte PMC sig selv følgende opgaver [12] :

Anden fase (2014–2016)

I 2014 gik US National Institutes of Health videre til næste fase af HMP, bedre kendt som Human Microbiome Integrative Project (HMP).

Projektet kombinerede tre delprojekter, der blev implementeret i forskellige institutioner. Projektets mission blev udtalt som følger: "...iHMP vil skabe integrerede longitudinelle datasæt af biologiske egenskaber for både selve mikrobiomet og" værten "baseret på tre forskellige kohortestudier af mikrobiomafhængige forhold ved brug af flere "-omics" (teknologier)".

Forskningsmetoder omfattede 16S rRNA -genekspressionsprofilering, shotgun - helmetagenomik , helgenomsekventering , metatranscriptomics (ekspression af mikrobielle gener i naturlige habitater), metabolomics , lipidomics og immunoproteomics [13] . De vigtigste resultater af iHMP blev offentliggjort i 2019. [fjorten]

PMC-præstationer

Til dato kan virkningen af ​​MMP delvis bestemmes ved at evaluere forskning finansieret gennem MMP. Over 650 refererede publikationer blev offentliggjort på PMC's hjemmeside fra juni 2009 til slutningen af ​​2017 og blev citeret over 70.000 gange [15] . Nu er projektsiden arkiveret og er ikke længere opdateret, selvom dataene stadig er offentligt tilgængelige. De vigtigste kategorier af arbejde, der støttes af MMP omfatter:

De virkelige resultater af PMH inkluderer:

Uventede fund

Sammen med oprettelsen af ​​en referencedatabase om det menneskelige mikrobiom gjorde PMP også flere uventede fund:

Klinisk brug

Baseret på PMC-dataene blev der afsløret en udtømning af det vaginale mikrobiom hos langt de fleste observerede kvinder umiddelbart før fødslen, samt en høj belastning af viralt DNA i den nasale mikroflora hos børn med uforklarlige febertilfælde. Derudover blev en ændring i tilstanden (depletering) af mikrobiomet bekræftet i forskellige sygdomme i fordøjelseskanalen, huden, forplantningsorganerne og mentale lidelser (især hos børn og unge) [41] .

Se også

Noter

  1. ↑ Humant mikrobiomprojekt : Mangfoldighed af menneskelige mikrober større end tidligere forudsagt  . ScienceDaily. Hentet 13. november 2019. Arkiveret fra originalen 13. november 2019.
  2. Human Microbiom Project - Hjem | NIH Fællesfond . commonfund.nih.gov. Hentet 13. november 2019. Arkiveret fra originalen 1. maj 2020.
  3. Human Microbiom Project - Hjem | NIH Fællesfond . commonfund.nih.gov. Hentet 13. november 2019. Arkiveret fra originalen 17. maj 2017.
  4. Vurdering af menneskets mikrobiom (link utilgængeligt) . Hentet 13. november 2019. Arkiveret fra originalen 31. december 2016. 
  5. Judah L. Rosner. Ti gange flere mikrobielle celler end kropsceller hos mennesker?  (engelsk)  // Microbe Magazine. — 2014-02-01. — Bd. 9 , iss. 2 . — S. 47–47 . — ISSN 1558-7460 1558-7452, 1558-7460 . - doi : 10.1128/mikrobe.9.47.2 . Arkiveret fra originalen den 13. november 2019.
  6. Alison Abbott. Forskere afliver myten om, at vores kroppe har flere bakterier end menneskelige celler  //  Nature News. - doi : 10.1038/nature.2016.19136 . Arkiveret fra originalen den 17. januar 2021.
  7. Ron Sender, Shai Fuchs, Ron Milo. Er vi virkelig langt i undertal? Gensyn med forholdet mellem bakterielle og værtsceller hos mennesker   // Celle . — 2016-01-28. - T. 164 , no. 3 . — S. 337–340 . - ISSN 1097-4172 0092-8674, 1097-4172 . - doi : 10.1016/j.cell.2016.01.013 . Arkiveret fra originalen den 18. november 2017.
  8. Peter J. Turnbaugh, Ruth E. Ley, Micah Hamady, Claire Fraser-Liggett, Rob Knight. Det menneskelige mikrobiom-projekt: at udforske den mikrobielle del af os selv i en foranderlig verden  // Nature. — 2007-10-18. - T. 449 , no. 7164 . — S. 804–810 . — ISSN 0028-0836 . - doi : 10.1038/nature06244 . Arkiveret fra originalen den 16. februar 2020.
  9. Peter J. Turnbaugh, Ruth E. Ley, Micah Hamady, Claire M. Fraser-Liggett, Rob Knight. The Human Microbiome Project   // Nature . - 2007-10. — Bd. 449 , udg. 7164 . — S. 804–810 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/nature06244 . Arkiveret 19. oktober 2019.
  10. NIH Common Fund - Om NIH-køreplanen . web.archive.org. Dato for adgang: 13. november 2019.
  11. Forskning finansieret af menneskeligt mikrobiomprojekt . commonfund.nih.gov. Hentet 13. november 2019. Arkiveret fra originalen 13. november 2019.
  12. Human Microbiome Project - Program Initiativer . commonfund.nih.gov. Hentet 13. november 2019. Arkiveret fra originalen 13. november 2019.
  13. NIH Human Microbiome Project - Om det menneskelige mikrobiom . hmpdacc.org. Hentet 13. november 2019. Arkiveret fra originalen 30. juli 2019.
  14. Lita Proctor, Jonathan LoTempio, Aron Marquitz, Phil Daschner, Dan Xi. En gennemgang af 10 års forskning i menneskelig mikrobiom ved US National Institutes of Health, regnskabsår 2007-2016  // Microbiome. — 2019-02-26. - T. 7 , nej. 1 . - S. 31 . — ISSN 2049-2618 . - doi : 10.1186/s40168-019-0620-y .
  15. Human Microbiom Project - Hjem | NIH Fællesfond . commonfund.nih.gov. Hentet 13. november 2019. Arkiveret fra originalen 21. november 2019.
  16. 1 2 Victor M. Markowitz, I-Min A. Chen, Krishna Palaniappan, Ken Chu, Ernest Szeto. IMG: den integrerede mikrobielle genomdatabase og komparativt analysesystem  // Nucleic Acids Research. — 2012-1. - T. 40 , nej. Database problem . — P. D115–D122 . — ISSN 0305-1048 . doi : 10.1093 / nar/gkr1044 . Arkiveret 26. maj 2021.
  17. Ramana Madupu, Alexander Richter, Robert J. Dodson, Lauren Brinkac, Derek Harkins. CharProtDB: en database med eksperimentelt karakteriserede proteinannotationer  // Nucleic Acids Research. — 2012-1. - T. 40 , nej. Database problem . — s. D237–D241 . — ISSN 0305-1048 . doi : 10.1093 / nar/gkr1133 .
  18. Ioanna Pagani, Konstantinos Liolios, Jakob Jansson, I-Min A. Chen, Tatyana Smirnova. Genomes OnLine Database (GOLD) v.4: status for genomiske og metagenomiske projekter og deres tilknyttede metadata  // Nucleic Acids Research. — 2012-1. - T. 40 , nej. Database problem . — s. D571–D579 . — ISSN 0305-1048 . - doi : 10.1093/nar/gkr1100 .
  19. Yongan Zhao, Haixu Tang, Yuzhen Ye. RAPSearch2: et hurtigt og hukommelseseffektivt søgeværktøj til proteinligheder til næste generations sekventeringsdata  // Bioinformatik. - 01-01-2012. - T. 28 , no. 1 . — S. 125–126 . — ISSN 1367-4803 . - doi : 10.1093/bioinformatics/btr595 . Arkiveret fra originalen den 27. februar 2021.
  20. Jesse Stombaugh, Jeremy Widmann, Daniel McDonald, Rob Knight. Boulder Alignment Editor (ALE): et webbaseret RNA-justeringsværktøj  // Bioinformatik. - 2011-06-15. - T. 27 , no. 12 . - S. 1706-1707 . — ISSN 1367-4803 . - doi : 10.1093/bioinformatics/btr258 .
  21. Sitao Wu, Zhengwei Zhu, Liming Fu, Beifang Niu, Weizhong Li. WebMGA: en tilpasselig webserver til hurtig metagenomisk sekvensanalyse  // BMC Genomics. - 2011-09-07. - T. 12 . - S. 444 . — ISSN 1471-2164 . - doi : 10.1186/1471-2164-12-444 .
  22. Mohammadreza Ghodsi, Bo Liu, Mihai Pop. DNACLUST: nøjagtig og effektiv klyngedannelse af fylogenetiske markørgener  // BMC Bioinformatics. - 30-06-2011. - T. 12 . - S. 271 . — ISSN 1471-2105 . - doi : 10.1186/1471-2105-12-271 .
  23. Guohui Yao, Liang Ye, Hongyu Gao, Patrick Minx, Wesley C. Warren. Graf i henhold til næste generations sekvenssamlinger  // Bioinformatik. - 01-01-2012. - T. 28 , no. 1 . — S. 13–16 . — ISSN 1367-4803 . - doi : 10.1093/bioinformatics/btr588 .
  24. Todd J. Treangen, Dan D. Sommer, Florent E. Angly, Sergey Koren, Mihai Pop. Næste generations sekvenssamling med AMOS  //  Aktuelle protokoller i bioinformatik. - 2011. - Bd. 33 , udg. 1 . — S. 11.8.1–11.8.18 . — ISSN 1934-340X . - doi : 10.1002/0471250953.bi1108s33 .
  25. Sergey Koren, Jason R Miller, Brian P Walenz, Granger Sutton. En algoritme til automatiseret lukning under montering  // BMC Bioinformatics. — 2010-09-10. - T. 11 . - S. 457 . — ISSN 1471-2105 . - doi : 10.1186/1471-2105-11-457 .
  26. NIH Human Microbiome Project - HMRGD . www.hmpdacc.org. Hentet 13. november 2019. Arkiveret fra originalen 3. juni 2020.
  27. NIH Human Microbiome Project - Hjem . www.hmpdacc.org. Hentet 13. november 2019. Arkiveret fra originalen 8. maj 2020.
  28. Abraham P. Schwab, Lily Frank, Nada Gligorov. At sige Privatliv, Betydning Fortrolighed  // The American Journal of Bioethics. — 2011-11-01. - T. 11 , nej. 11 . — S. 44–45 . — ISSN 1526-5161 . - doi : 10.1080/15265161.2011.608243 .
  29. Rosamond Rhodes, Jody Azzouni, Stefan Bernard Baumrin, Keith Benkov, Martin J. Blaser. De Minimis Risk: A Proposal for a New Category of Research Risk  // The American Journal of Bioethics. — 2011-11-01. - T. 11 , nej. 11 . — S. 1–7 . — ISSN 1526-5161 . doi : 10.1080 / 15265161.2011.615588 .
  30. Amy L. McGuire, James R. Lupski. Personlig genomforskning: hvad skal deltageren fortælle?  // Tendenser i genetik: TIG. — 2010-5. - T. 26 , nr. 5 . — S. 199–201 . — ISSN 0168-9525 . - doi : 10.1016/j.tig.2009.12.007 . Arkiveret 25. maj 2021.
  31. Richard R. Sharp, Jean-Paul Achkar, Margaret A. Brinich, Ruth M. Farrell. Hjælpe patienter med at træffe informerede valg om probiotika: et behov for forskning  // The American journal of gastroenterology. - 2009-4. - T. 104 , nr. 4 . — S. 809–813 . — ISSN 0002-9270 . - doi : 10.1038/ajg.2008.68 . Arkiveret fra originalen den 23. januar 2022.
  32. Gabriel Cuellar-Partida, Fabian A. Buske, Robert C. McLeay, Tom Whitington, William Stafford Noble. Epigenetiske forudsætninger til identifikation af aktive transkriptionsfaktorbindingssteder  // Bioinformatik. - 01-01-2012. - T. 28 , no. 1 . — S. 56–62 . — ISSN 1367-4803 . - doi : 10.1093/bioinformatics/btr614 .
  33. Daniel H Haft. Bioinformatisk evidens for en vidt udbredt, ribosomalt produceret elektronbærerprecursor, dens modningsproteiner og dens nikotinoprotein redoxpartnere  // BMC Genomics. — 2011-01-11. - T. 12 . - S. 21 . — ISSN 1471-2164 . - doi : 10.1186/1471-2164-12-21 . Arkiveret fra originalen den 26. februar 2022.
  34. J Gregory Caporaso, Christian L Lauber, Elizabeth K Costello, Donna Berg-Lyons, Antonio Gonzalez. Bevægende billeder af det menneskelige mikrobiom  // Genome Biology. - 2011. - T. 12 , no. 5 . - S. R50 . — ISSN 1465-6906 . - doi : 10.1186/gb-2011-12-5-r50 . Arkiveret fra originalen den 12. januar 2021.
  35. Andrew Sczesnak, Nicola Segata, Xiang Qin, Dirk Gevers, Joseph F. Petrosino. Genomet af Th17-celle-inducerende segmenterede filamentøse bakterier afslører omfattende auxotrofi og tilpasninger til tarmmiljøet  // Cellevært og mikrobe. — 2011-09-15. - T. 10 , nej. 3 . — S. 260–272 . — ISSN 1931-3128 . - doi : 10.1016/j.chom.2011.08.005 . Arkiveret fra originalen den 26. februar 2021.
  36. Sonia A. Ballal, Carey Ann Gallini, Nicola Segata, Curtis Huttenhower, Wendy S. Garrett. Symbiotiske faktorer for værts- og tarmmikrobiota: lektioner fra inflammatorisk tarmsygdom og vellykkede symbionter  //  Cellulær mikrobiologi. - 2011. - Bd. 13 , udg. 4 . — S. 508–517 . — ISSN 1462-5822 . - doi : 10.1111/j.1462-5822.2011.01572.x .
  37. Gaddy T. Bergmann, Scott T. Bates, Kathryn G. Eilers, Christian L. Lauber, J. Gregory Caporaso. Den underanerkendte dominans af Verrucomicrobia i jordbakteriesamfund  // Jordbiologi og biokemi. - 2011-7. - T. 43 , no. 7 . - S. 1450-1455 . — ISSN 0038-0717 . - doi : 10.1016/j.soilbio.2011.03.012 . Arkiveret 29. maj 2020.
  38. Carl J. Yeoman, Suleyman Yildirim, Susan M. Thomas, A. Scott Durkin, Manolito Torralba. Sammenlignende genomik af Gardnerella vaginalis-stammer afslører væsentlige forskelle i stofskifte- og virulenspotentiale  // PLoS ONE. — 2010-08-26. - T. 5 , nej. 8 . — ISSN 1932-6203 . - doi : 10.1371/journal.pone.0012411 .
  39. Omry Koren, Aymé Spor, Jenny Felin, Frida Fåk, Jesse Stombaugh. Menneskers orale, tarm- og plakmikrobiota hos patienter med åreforkalkning  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2011-03-15. - T. 108 , nr. Smidig 1 . — S. 4592–4598 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.1011383107 . Arkiveret fra originalen den 25. februar 2021.
  40. Pradeep Reddy Marri, Mary Paniscus, Nathan J. Weyand, María A. Rendón, Christine M. Calton. Genom-sekventering afslører udbredt virulens-genudveksling blandt menneskelige Neisseria-arter  // PLoS ONE. — 2010-07-28. - T. 5 , nej. 7 . — ISSN 1932-6203 . doi : 10.1371/ journal.pone.0011835 .
  41. NIH Human Microbiome Project definerer  kroppens normale bakterielle sammensætning . National Institutes of Health (NIH) (31. august 2015). Hentet 13. november 2019. Arkiveret fra originalen 13. oktober 2015.

Links