Análisis de asociación de enfermedades cardiovasculares y del sistema nervioso y microbioma intestinal basado en big data multiómicos y aplicaciones relacionadas

Un ecosistema microbiano es una comunidad compleja de bacterias que interactúan. El papel potencial de la flora intestinal en la salud humana ha atraído mucha atención. Los desequilibrios en el microbioma intestinal se han relacionado con una variedad de enfermedades crónicas. Las enfermedades cardiovasculares (ECV) son la principal causa de morbilidad en todo el mundo y están influenciadas por factores tanto genéticos como ambientales. Los avances recientes han proporcionado evidencia científica de que las enfermedades cardiovasculares también pueden ser atribuibles a la microbiota intestinal. En muchas publicaciones, hemos encontrado interacciones complejas entre microorganismos, sus metabolitos y posibles impactos en el desarrollo y progresión de la enfermedad cardiovascular. El uso de la flora intestinal en el tratamiento de enfermedades cardiovasculares es la última dirección de investigación. Es probable que los microbios intestinales se utilicen en el tratamiento clínico de enfermedades cardiovasculares en un futuro próximo.

La flora intestinal juega un papel importante en la salud humana y la transformación de enfermedades. No sólo participa en muchos procesos fisiológicos del huésped, sino que también afecta la función del sistema nervioso central (SNC) a través de la actividad del eje microbiota - intestino - cerebro, que puede estar estrechamente relacionado con neurotransmisores, inmunes, endocrinos y metabolitos. caminos. Cuando la flora intestinal es disfuncional, puede afectar la aparición y desarrollo de enfermedades del SNC como la isquemia cerebral, la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer, la esclerosis múltiple, la encefalopatía hepática y los trastornos mentales. El trasplante de microbios fecales, el entrenamiento físico, la acupuntura y los masajes y otras terapias pueden mejorar los trastornos de la flora intestinal y se espera que se conviertan en medidas efectivas para tratar y prevenir algunas enfermedades del sistema nervioso.

1. Base de selección de sujetos Basado en electrocardiograma, análisis de sangre o ecografía B y otros métodos de examen, combinados con manifestaciones clínicas, los pacientes que los médicos profesionales consideren que cumplen con los criterios de inclusión de este protocolo experimental se incluirán en la cohorte de estudio para el estudio.
2. Selección de dosis/plan de administración/base de ajuste de dosis Este estudio no implicó experimentos de intervención y no hubo selección de dosis/régimen de dosificación/ajuste de dosis.
3. Base para la selección del destino Este experimento no es un experimento de intervención, por lo que el punto final de este experimento se elige después de que a los sujetos se les diagnostica enfermedades relacionadas o al grupo de control, y el punto final se toma después de completar el muestreo.
4. Bases de riesgos y beneficios Para los pacientes con enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares específicas, los beneficios de este ensayo superan con creces los riesgos. Este experimento recolectará muestras fecales in vitro, que es una recolección de muestras no invasiva, que no causará trauma a los pacientes y tiene una alta seguridad. Este proyecto también recolectará muestras de sangre periférica de pacientes para su estudio. El proceso de recolección de muestras de sangre puede implicar dolor y otras reacciones, pero todas las operaciones involucradas en este estudio son realizadas por enfermeras y enfermeros experimentados para minimizar dichos riesgos.

Este experimento contribuirá a la investigación de enfermedades relacionadas con el sistema cardiovascular y nervioso. Al dilucidar el mecanismo molecular de los microorganismos intestinales que regulan las enfermedades cardiovasculares y del sistema nervioso, se pueden encontrar genes y biomarcadores relacionados con enfermedades, lo que promueve el diagnóstico preciso de enfermedades, proporciona objetivos para el tratamiento y la prevención precisos de enfermedades y proporciona una regulación específica de la estructura. y composición de metabolitos de los microorganismos. Prevención y tratamiento de enfermedades relacionadas.

Contenido de la investigación

1. Población de prueba Este proyecto planea utilizar big data multiómicos (genoma del huésped, transcriptoma, metaboloma, datos metagenómicos y metabetómicos), combinados con una cohorte de enfermedades cardiovasculares (taquicardia ventricular idiopática, reestenosis después de una lesión por colocación de stent en la arteria coronaria) y una cohorte de enfermedades del sistema nervioso (carótida). aterosclerosis, enfermedad de Moyamoya) y utilizar el aprendizaje automático para integrar datos de diferentes ómicas. Profundizar en los mecanismos de la enfermedad cardiovascular y el papel de los microbios intestinales en la misma. Se espera que todo el proceso involucre casi 500 objetos de secuenciación, diferentes datos ómicos (por un total de decenas de miles de muestras) y produzca un total de cientos de terabytes de datos ómicos.
2. Cálculo del tamaño de la muestra A través de la investigación bibliográfica y el análisis clínico de big data, se pueden obtener conclusiones confiables con una cohorte experimental de más de 200 personas y una cohorte de control. Entonces, los datos experimentales se seleccionaron de una cohorte de enfermedad de 250 personas y una cohorte de control de 240 personas.
3. Contenido específico de la investigación En primer lugar, es necesario recopilar datos, incluidas muestras de sangre y heces, de cohortes de pacientes con enfermedades cardiovasculares y neurológicas y de personas sanas. Según la cantidad de datos de los artículos publicados y los resultados del ajuste estadístico del ensayo, se espera una cohorte de enfermedad estimada de 250 personas y una cohorte de control sana de 240 personas. Al mismo tiempo, se registró información detallada de la muestra (incluidos datos del examen físico y datos fenotípicos, como datos de la dieta) para poder combinar datos multiómicos para obtener información sobre los factores que afectan la enfermedad cardiovascular.

En segundo lugar, se secuenciaron el genoma y el transcriptoma de las muestras de sangre recolectadas. Para las muestras fecales se realizó secuenciación metagenómica y secuenciación metametabólica y proteómica.

En tercer lugar, para el procesamiento de datos multiómicos, se lleva a cabo el procesamiento de datos de genes, transcripciones, metagenomas y metabetomas secuenciados y, combinados con la cohorte de enfermedades, se seleccionan los genes clave que potencialmente causan las enfermedades correspondientes y los datos microbianos correspondientes.

En cuarto lugar, para el paso de análisis de datos, basado en la cohorte de enfermedades cardiovasculares y enfermedades neurológicas, el análisis de asociación de estos genes hospedadores candidatos y bacterias se lleva a cabo utilizando métodos de aprendizaje automático, y la construcción e interpretación de vías relevantes se llevan a cabo en combinación. con estudios previos. Los mecanismos y vías conducen al reconocimiento de patrones para la construcción de modelos predictivos para la prevención y el diagnóstico tempranos de enfermedades.