NapBiome: Inriktning på tarmmikrobiota och sömnrytm för att förbättra utvecklings- och beteenderesultat i tidig barndom (NapBiome)

Tarm-hjärnaxeln spelar en avgörande roll i regleringen och utvecklingen av psykologiska och fysiska processer. Det första levnadsåret är en kritisk period för utvecklingen av tarmmikrobiomet, vilket är parallellt med viktiga milstolpar för att etablera sömnrytm och neuroutveckling. Växande bevis tyder på att tarmmikrobiomet påverkar sömn, kognition och tidig neuroutveckling. För fullgångna och för tidigt födda barn kan svårigheter med sömnreglering få stora konsekvenser för spädbarns hälsa, anknytning mellan spädbarn och deras vårdgivare och kan till och med leda till livshotande konsekvenser som shaken-baby syndrome. För tidigt födda barn löper ännu högre risk för sömn och neuroutvecklingsproblem. Även om neonatalvården har förbättrats under de senaste decennierna, fortsätter antalet för tidigt födda födslar att stiga och leder till ett brett spektrum av neuroutvecklingsstörningar som inte åtgärdas med nuvarande terapier. Med tanke på vikten av sömn och tarmmikrobiomet för hjärnans mognad, neuroutveckling och beteende, kommer det sannolikt att identifiera effektiva ingrepp inom tarm-hjärnaxeln i början av livet att få långsiktiga konsekvenser för hälsa och utveckling av spädbarn i riskzonen.

Syftet med detta projekt är att I) visa sambandet mellan tarmmikrobiomet, sömnmönster och hälsoresultat hos barn upp till två års ålder; och II) att utnyttja tarmmikrobiom-hjärna-sömninteraktioner för att utveckla nya interventionsstrategier för spädbarn i riskzonen. Utredarna antar att etableringen av en hälsosam tarmmikrobiom under det tidiga livet är avgörande för både kort- och långsiktiga barnhälsoresultat, eftersom dysbios kan skada sömnreglering, hjärnmognad och neurobeteendeutveckling. Utredarna förutspår att administrering av synbiotika förbättrar mikrobiotaetablering, sömnrytm och neuroutvecklingsresultat.

Detta projekt integrerar en randomiserad kontrollerad studie (RCT), ex vivo och i silico-experiment med I) nyckelteknologiska plattformar för beräkningsmodellering för att fånga de ontogena normerna för tarmmikrobiota; II) neuronal och aktimetri-baserad kvantifiering av multidimensionella aspekter av spädbarnssömn; III) andningsmetabolism (exhalomics) av värd- och mikrobiommetabolism; och IV) ex vivo-modeller med hög genomströmning för att undersöka värd-mikrobiom-interaktioner. Resultaten inkluderar I) en förståelse av åldersnormativ mikrobiomsammansättning, dess variation (dygnsrytm, interindividuell) och de faktorer som påverkar mikrobiomens plasticitet under hela barndomen; II) praktisk kunskap om mikrobiella arter och metabolism som kan riktas mot att modifiera sömnreglering och förbättra neuroutvecklingsresultat, särskilt hos spädbarn i riskzonen (t.ex. för tidigt födda); III) mikrobiella och metabola biomarkörer med diagnostisk potential för senare regulatoriska och beteendemässiga problem; och IV) en analytisk "verktygslåda" med öppen källkod för mikrobiell multiomics som omedelbart kan tillämpas inom andra områden av mikrobiom-värdforskning. För att uppnå dessa mål kombinerar vår strategi flera discipliner med fokus på faktorer som har störst inverkan på hälsan under spädbarnsåldern: tarmmikrobiomet, sömnreglering och neuroutveckling.

Effekten av detta projekt är betydande och globalt relevant, eftersom det främjar möjliga behandlingsalternativ för att stödja neuroutvecklingshälsan hos för tidigt födda och terminsfödda barn, utforskar nya translationella metoder för att hantera regulatoriska svårigheter och tillhandahåller nyckelinformation för skräddarsydd profylaktisk synbiotika och möjlig utveckling av "postbiotika". Vidare stöder studien undersökningen av biomarkörer för neuroutveckling och främjar tidigt förebyggande av utvecklings- och psykiska sjukdomar.