Diversitatea globală a microbiomului uman: noi perspective asupra sănătății intestinale

Un studiu publicat recent în jurnalul Cell a investigat factorii globali și tehnici care influențează variația microbiomului intestinal uman. Analiza a utilizat un set de date extins, constând din 168.464 de probe de secvențiere din întreaga lume, dezvăluind diferențe semnificative în compoziția microbiomului între regiuni geografice și subliniind lacune importante în cercetare.

Context

Microbiomul intestinal joacă un rol crucial în sănătate și boală, fiind legat de afecțiuni precum cancerul colorectal și bolile inflamatorii intestinale. Compoziția acestuia variază în funcție de factori precum genetica gazdei, dieta, utilizarea antibioticelor și regiunea geografică.

Studiile existente s-au concentrat predominant pe țările cu venituri ridicate, precum cele din Europa și America de Nord, ceea ce a condus la o subreprezentare a regiunilor cu biodiversitate potențial ridicată, cum ar fi America Latină, Asia Centrală și Africa Subsahariană. În plus, factori tehnici, cum ar fi metodele de extracție a ADN-ului și selecția primerilor, influențează rezultatele, creând prejudecăți în bazele de date de referință, precum SILVA.

Metodologia studiului

• Set de date: Cercetătorii au analizat 245.627 de probe publice de secvențiere a genei 16S rRNA din baza de date BioSample, concentrându-se pe tehnologiile Illumina.
• Procesare: Au fost utilizate algoritmi avansați, precum DADA2, pentru a genera tabele taxonomice și a exclude probele de calitate slabă sau erori de secvențiere.
• Regiuni: Datele au fost consolidate în opt regiuni globale, conform clasificărilor ONU. Analiza a inclus 168.464 de probe din 68 de țări, după filtrarea datelor incoerente.
• Instrumente: Au fost utilizate modele de clasificare, cum ar fi pădurile aleatorii, pentru a prezice originea geografică a probelor pe baza compoziției microbiomului.

Rezultate principale

• Diversitatea microbiomului:

  • Regiunile cu subreprezentare, cum ar fi America Latină și Asia de Sud-Est, au evidențiat o diversitate evolutivă sporită, cu 68,6% mai multe linii microbiene descoperite prin integrarea datelor din aceste regiuni.
  • Bacillota (anterior Firmicutes) a fost cel mai prevalențiat filum (99,9% din probe), urmat de Pseudomonadota, Actinomycetota și Bacteroidota.

• Diferențe geografice:

  • America Latină și Caraibe: Cea mai mare diversitate alfa (indice Shannon mediu = 2,69).
  • Asia Centrală și de Sud: Diversitate alfa scăzută (medie = 1,68), cu abundență ridicată de Prevotella.
  • Europa și America de Nord: Mai puțin diverse, dar dominate de Bacteroides.

• Factori tehnici:

  • Metodele de extracție a ADN-ului și selecția primerilor au influențat în mod semnificativ compoziția microbiomului detectat.
  • Probele din regiunile subreprezentate au avut procente mai mari de taxoni neclasificați din cauza prejudecăților din bazele de date de referință.

• Previziuni prin învățare automată:

  • Modelele de clasificare au prezis cu acuratețe regiunea de origine pentru majoritatea probelor, cu cea mai mare acuratețe în Australia și Noua Zeelandă (AUC = 0.944) și cea mai scăzută pentru Europa și America de Nord (AUC = 0.797).

Concluzii

Studiul oferă o privire globală asupra diversității microbiomului intestinal uman, subliniind diferențele regionale semnificative și lacunele în eșantionarea populațiilor subreprezentate. Descoperirile indică faptul că majoritatea taxonilor microbieni din regiunile bine studiate sunt deja cunoscuți, în timp ce regiunile mai puțin explorate ascund linii microbiene noi, cu implicații potențiale pentru sănătatea umană.