NapBiome: Målretting av tarmmikrobiota og søvnrytme for å forbedre utviklings- og atferdsresultater i tidlig barndom (NapBiome)

Tarm-hjerne-aksen spiller en avgjørende rolle i reguleringen og utviklingen av psykologiske og fysiske prosesser. Det første leveåret er en kritisk periode for utviklingen av tarmmikrobiomet, som er parallell med viktige milepæler for å etablere søvnrytme og nevroutvikling. Økende bevis tyder på at tarmmikrobiomet påvirker søvn, kognisjon og tidlig nevroutvikling. For termin og for tidlig fødte spedbarn kan vansker med søvnregulering ha store konsekvenser for spedbarns helse, tilknytning mellom spedbarn og deres omsorgspersoner, og kan til og med føre til livstruende konsekvenser som shaken-baby-syndrom. For tidlig fødte spedbarn har enda høyere risiko for søvn og nevroutviklingsproblemer. Selv om neonatalomsorgen har blitt bedre de siste tiårene, fortsetter premature fødselsrater å stige og fører til et bredt spekter av nevroutviklingshemminger som ikke behandles med dagens terapier. Gitt viktigheten av søvn og tarmmikrobiomet for hjernemodning, nevroutvikling og atferd, vil det å identifisere effektive intervensjoner innenfor tarm-hjerne-aksen i begynnelsen av livet sannsynligvis ha langsiktige implikasjoner for helse og utvikling av spedbarn i fare.

Målet med dette prosjektet er å I) demonstrere sammenhengen mellom tarmmikrobiomet, søvnmønstre og helseutfall hos barn opp til to år; og II) å utnytte interaksjoner mellom tarmmikrobiom-hjerne-søvn for å utvikle nye intervensjonsstrategier for spedbarn i risikogruppen. Etterforskerne antar at etableringen av et sunt tarmmikrobiom tidlig i livet er avgjørende for både kort- og langsiktige helseutfall for barn, da dysbiose kan skade søvnregulering, hjernemodning og nevroatferdsutvikling. Etterforskerne spår at administrering av synbiotika forbedrer mikrobiotaetablering, søvnrytme og nevroutviklingsresultater.

Dette prosjektet integrerer en randomisert kontrollert studie (RCT), ex vivo og i silico-eksperimenter med I) nøkkelteknologiplattformer for beregningsmodellering for å fange opp de ontogene normene for tarmmikrobiota; II) nevronal og aktimetri-basert kvantifisering av flerdimensjonale aspekter ved spedbarns søvn; III) pustemetabolomikk (exhalomics) av verts- og mikrobiommetabolisme; og IV) high-throughput ex vivo-modeller for å undersøke vert-mikrobiom-interaksjoner. Utfall inkluderer I) en forståelse av aldersnormativ mikrobiomsammensetning, dens variasjon (døgndag, interindividuell), og faktorene som påvirker mikrobiomets plastisitet gjennom spedbarnsalderen; II) praktisk kunnskap om mikrobielle arter og metabolisme som kan målrettes for å modifisere søvnregulering og forbedre nevroutviklingsresultater, spesielt hos spedbarn i faresonen (f.eks. for tidlig fødte); III) mikrobielle og metabolske biomarkører med diagnostisk potensial for senere regulatoriske og atferdsmessige problemer; og IV) en åpen kildekode analytisk "verktøykasse" for mikrobiell multi-omics som umiddelbart kan brukes i andre områder av mikrobiom-vert forskning. For å nå disse målene kombinerer strategien vår flere disipliner med fokus på faktorer som har størst innflytelse på helsen i spedbarnsalderen: tarmmikrobiomet, søvnregulering og nevroutvikling.

Virkningen av dette prosjektet er betydelig og globalt relevant, ettersom det fremmer mulige behandlingsalternativer for å støtte nevroutviklingshelse hos premature og terminfødte spedbarn, utforsker nye translasjonstilnærminger for å håndtere regulatoriske vanskeligheter, og gir nøkkelinformasjon for skreddersydde profylaktiske synbiotika og mulig utvikling av "post-biotika". Videre støtter studien undersøkelsen av biomarkører for nevroutvikling og fremmer tidlig forebygging av utviklingsmessige og psykiske sykdommer.