Известно, что микробное сообщество или микробиом кишечника влияет на здоровье человека. Предыдущие исследования были сосредоточены на определении типов присутствующих микробов. К сожалению, этой информации недостаточно для понимания микробиома.
«Окружающая среда кишечника сформирована небольшими молекулами, известными как метаболиты, которые выделяются микробным сообществом», – сказал Сергей Маслов (BCXT / CABBI), профессор биоинженерии и научный сотрудник факультета Bliss. "Хотя экспериментально измерить эти метаболиты можно, это громоздко и дорого."
Исследователи ранее опубликовали исследование, в котором они использовали экспериментальные данные из других исследований для моделирования судьбы метаболитов при их прохождении через микробиом кишечника.
В новом исследовании они использовали ту же модель для прогнозирования новых микробных процессов, которые не были определены ранее.
«То, что мы едим, проходит в наш кишечник, и существует каскад микробов, которые выделяют метаболиты», – сказал Акшит Гоял, научный сотрудник Массачусетского технологического института и сотрудник лаборатории Маслова. «Биологи измерили эти молекулы в стуле человека, мы показали, что вы можете использовать вычислительные модели, чтобы предсказать уровни некоторых."
Измерение каждого метаболита и попытка понять, какой микроб может его выделять, может оказаться сложной задачей. "Существует множество возможных перекрестных взаимодействий.
Используя эту модель, мы можем помочь экспериментам, предсказывая, какие из них с большей вероятностью произойдут в кишечнике ", – сказал Гоял.
Модель также была поддержана геномными аннотациями, которые объясняют, какие микробные гены отвечают за обработку метаболитов. "Мы уверены в наших прогнозах моделирования, потому что мы также проверили, содержат ли микробы гены, необходимые для проведения связанных реакций.
Около 65% наших прогнозов подтвердились этой информацией », – сказала Вероника Дубинкина, аспирантка в области биоинженерии.
В настоящее время исследователи работают над улучшением модели за счет включения большего количества экспериментальных данных. "У разных людей разные штаммы кишечных микробов.
Хотя эти разные штаммы имеют много общих генов, они различаются по своим возможностям », – сказала Дубинкина. «Нам нужно собрать больше данных от пациентов, чтобы понять, как разные микробные сообщества ведут себя в разных хозяевах."
«Мы также заинтересованы в определении того, насколько быстро микробы потребляют и выделяют метаболиты», – сказал Тонг Ван, аспирант по физике. "В настоящее время модель предполагает, что все микробы потребляют метаболиты с одинаковой скоростью. На самом деле показатели разные, и нам нужно понимать их, чтобы улавливать состав метаболитов в кишечнике."