Asociační analýza nemocí kardiovaskulárního a nervového systému a střevního mikrobiomu na základě multi-omických velkých dat a souvisejících aplikací

Mikrobiální ekosystém je komplexní společenství interagujících bakterií. Potenciální role střevní flóry v lidském zdraví přitahuje rozsáhlou pozornost. Nerovnováha ve střevním mikrobiomu se podílí na řadě chronických onemocnění. Kardiovaskulární onemocnění (CVD) jsou celosvětově hlavní příčinou morbidity a jsou ovlivněna jak genetickými faktory, tak faktory životního prostředí. Nedávné pokroky poskytly vědecké důkazy, že kardiovaskulární onemocnění může být také způsobeno střevní mikroflórou. V mnoha literaturách jsme našli komplexní interakce mezi mikroorganismy, jejich metabolity a potenciální dopady na rozvoj a progresi kardiovaskulárních onemocnění. Využití střevní flóry v léčbě kardiovaskulárních onemocnění je nejnovějším směrem výzkumu. Střevní mikroby budou pravděpodobně v blízké budoucnosti použity při klinické léčbě kardiovaskulárních onemocnění.

Střevní flóra hraje důležitou roli v lidském zdraví a transformaci nemocí. Podílí se nejen na mnoha fyziologických procesech hostitele, ale také ovlivňuje funkci centrálního nervového systému (CNS) prostřednictvím činnosti osy mikrobiota – střevo – mozek, která může úzce souviset s neurotransmiterem, imunitním, endokrinním a metabolitem. cesty. Při dysfunkci střevní flóry může ovlivnit výskyt a rozvoj onemocnění CNS, jako je mozková ischemie, Parkinsonova choroba, Alzheimerova choroba, roztroušená skleróza, jaterní encefalopatie a duševní poruchy. Fekální mikrobiální transplantace, cvičení, akupunktura a masáže a další terapie mohou zlepšit poruchy střevní flóry a očekává se, že se stanou účinnými opatřeními k léčbě a prevenci některých onemocnění nervového systému.

1. Základ pro výběr subjektů Na základě elektrokardiogramu, krevního testu nebo B-ultrasonografie a dalších vyšetřovacích metod v kombinaci s klinickými projevy budou pacienti, kteří byli profesionálními lékaři posouzeni jako splňující zařazovací kritéria tohoto experimentálního protokolu, zařazeni do studijní kohorty pro studii.
2. Výběr dávky/plán podávání/základ úpravy dávky Tato studie nezahrnovala intervenční experimenty a nedocházelo k výběru dávky/režimu dávkování/úpravě dávky.
3. Základ pro výběr místa určení Tento experiment není intervenčním experimentem, takže konečný bod tohoto experimentu je zvolen poté, co je subjektům diagnostikována související onemocnění nebo kontrolní skupina, a konečný bod je proveden po dokončení odběru vzorků.
4. Základy rizika a přínosu U pacientů se specifickými kardiovaskulárními a cerebrovaskulárními onemocněními přínosy této studie výrazně převyšují rizika. Tento experiment bude odebírat vzorky stolice in vitro, což je neinvazivní odběr vzorků, který nezpůsobí pacientům trauma a má vysokou bezpečnost. Tento projekt bude také shromažďovat vzorky periferní krve od pacientů pro studium. Proces odběru vzorků krve může zahrnovat bolest a další reakce, ale operace zahrnuté v této studii jsou všechny prováděny zkušenými sestrami a sestrami, aby se tato rizika minimalizovala.

Tento experiment přispěje k výzkumu onemocnění kardiovaskulárního a nervového systému. Objasněním molekulárního mechanismu střevních mikroorganismů regulujících onemocnění kardiovaskulárního a nervového systému lze nalézt geny a biomarkery související s onemocněním, které podporují přesnou diagnostiku onemocnění, poskytují cíle pro přesnou léčbu a prevenci onemocnění a poskytují cílenou regulaci struktury a metabolitové složení mikroorganismů. Prevence a léčba souvisejících onemocnění.

Obsah výzkumu

1. Testovaná populace Tento projekt plánuje použití multiomických velkých dat (hostitelský genom, transkriptom, metabolom, metagenomická a metabetomická data) v kombinaci s kohortou kardiovaskulárních onemocnění (idiopatická ventrikulární tachykardie, restenóza po poranění koronárním stentováním) a kohortou onemocnění nervového systému (karotidní ateroskleróza, Moyamoyova nemoc) a využívají strojové učení k integraci dat z různých omik. Ponořit se hlouběji do mechanismů kardiovaskulárních onemocnění a role střevních mikrobů v nich. Očekává se, že celý proces bude zahrnovat téměř 500 sekvenačních objektů, různých omických dat (celkem desítky tisíc vzorků) a poskytne celkem stovky terabajtů omických dat.
2. Výpočet velikosti vzorku Prostřednictvím výzkumu literatury a klinické analýzy velkých dat lze získat spolehlivé závěry s experimentální kohortou více než 200 lidí a kontrolní kohortou. Takže experimentální data byla vybrána z kohorty onemocnění 250 lidí a kontrolní kohorty 240 lidí.
3. Specifický obsah výzkumu Nejprve je třeba shromáždit data, včetně vzorků krve a stolice, od kohort pacientů s kardiovaskulárními a neurologickými onemocněními a od zdravých lidí. Na základě množství dat v publikovaných článcích a statistických úprav výsledků studie se očekává odhadovaná kohorta onemocnění 250 lidí a zdravá kontrolní kohorta 240 lidí. Současně byly zaznamenány podrobné informace o vzorku (včetně údajů o fyzikálním vyšetření a fenotypových údajů, jako jsou údaje o stravě), aby bylo možné kombinovat multiomická data a získat tak přehled o faktorech ovlivňujících kardiovaskulární onemocnění.

Za druhé byly sekvenovány genom a transkriptom odebraných vzorků krve. U vzorků stolice bylo provedeno metagenomické sekvenování a metometabolické a proteomické sekvenování.

Za třetí, pro multi-omické zpracování dat se provádí zpracování dat sekvenovaných genů, transkriptů, metagenomů a metabetomů a v kombinaci s kohortou nemocí se vybírají klíčové geny potenciálně způsobující odpovídající nemoci a odpovídající mikrobiální data.

Za čtvrté, pro krok analýzy dat, založený na kohortě kardiovaskulárních onemocnění a neurologických onemocnění, se provádí asociační analýza těchto kandidátských hostitelských genů a bakterií pomocí metod strojového učení a konstrukce a interpretace relevantních drah se provádějí v kombinaci. s předchozími studiemi. Mechanismy a cesty vedou k rozpoznání vzorů pro konstrukci prediktivních modelů pro včasnou prevenci onemocnění a diagnostiku onemocnění.