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肠道细菌群能否反映你的真实年龄?

肠道细菌群能否反映你的真实年龄?

肠道细菌群能否反映你的真实年龄? (Credit: Insilico)

(神秘的地球uux.cn报道)据EurekAlert!:亮点:

2018年,Gladyshev实验室的专攻衰老研究的科学家与Insilico Medicine展开合作,双方研究成果“微生物群衰老时钟”的概念得到广泛传播;

时钟经过多个独立数据集验证;

时钟具有生物学意义,并能证明糖尿病患者看起来比实际年龄老;

该研究发表在iScience期刊上,将用于COVID-19和长寿研究的新数据分析工具。

2020年6月11日-深度学习近期进步飞快,目前,AI算法在图像、文本和语音识别方面的表现已经胜过人类。AI在生物学方面有一种特殊应用——深度衰老时钟——经大规模样本集训练,可以通过图片、视频、音频、血生化、基因和蛋白质表达及MRI等不同类型的数据来预测人类的生物学年龄。iScience最近发表的一项研究中,哈佛医学院和Insilico Medicine的研究人员对数千种肠道细菌做全基因组测序,以开发和验证微生物群深度衰老时钟的新概念。而这个新工具表明宿主年龄是影响肠道菌群动态变化的重要因素。

过去十年中,人类肠道微生物组研究让我们有了许多奇妙的发现。目前,我们知道肠道细菌是影响人体免疫功能、大脑发育和大脑活动、中枢新陈代谢、肥胖发病机制等许多生理过程的主要因素。人们越来越认识到肠道微生物群对人类健康的作用,因此,加深对肠道菌群影响因素的了解及加强对这些因素的控制也就越发关键。

影响肠道菌群的因素包括出生方式、饮食、身体活动和年龄。生命早期阶段中,年龄对微生物群动态变化的影响已经有了较深入的了解。在生命的第一年中,相比成年人,婴儿的饮食和行为相似度很高。因此,婴儿肠道菌群的发展动态变化呈现明显的阶段性。但是,进入成年期后,在人们的饮食、吸烟、喝酒以及身体活动水平等多种复杂因素影响下,肠道菌群存在极大的个体差异。美国国立卫生研究院(NIH)人类微生物组计划显示,尽管成人肠道中微生物物种的不同组合往往发挥相似的功能和代谢能力,但没有核心的群落组成。

多项研究确定了肠道菌群中一些与宿主年龄相关的趋势。然而,这些研究以局部采样为举出,其结果未必具有普适性。在Insilico Medicine和布莱根妇女医院(Brigham and Women's Hospital)医院Vadim Gladyshev实验室及哈佛医学院的合作项目汇总了13项人类肠道微生物组相关的公共研究数据,以微生物群相对丰度为基础开发衰老时钟。

2018年12月,我们在BioRxiv上发表了首次尝试利用肠道菌种组成来预测生物学年龄的研究结果。此后,研究小组进一步改进方法,并在iScience期刊上发表研究结果。采用交叉验证,以超过1100种不同构成的微生物群训练深度神经网络,得到的集成模型再经独立数据集检验,对宿主年龄预测平均误差为5.9-6.8年。

上述肠道微生物群衰老时钟证明,成年人群体中存在与年龄增长相关的微生物群落演替规律。上述研究流程可以推广,训练其他平台的数据并创建类似的模型,在更可控的环境中探索特定细菌种类对人类衰老的影响。研究作者还提出了发现具有加速或减缓衰老潜力的微生物的方法。

“我们很高兴与Gladyshev实验室共同开发新型微生物群衰老时钟,开创业界先河。衰老时钟的开发过程漫长艰辛,研究刚起步时,我们自己都觉得希望渺茫;完成概念验证之后,又耗费两年的时间持续完善和验证。我们希望将上述研究途径用于COVID-19研究,未来用于长寿研究,追踪不同干预措施和饮食对肠道年龄预测值的影响”,Insilico Medicine的CEO Alex Zhavoronkov博士说。

您可访问ageing.AI处了解衰老时钟的详细信息。Insilico Medicine将继续开发微生物组工具,目前正在计划发布COVIDOMIC,一个用于探索影响COVID-19感染结果相关变量的工具,包括来自患者呼吸道微生物组的变量。

您可访问以下网址阅读论文原文: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004220303849

关于 Insilico Medicine: 自2014年以来,Insilico Medicine致力于开发生成模型、强化学习系统,以及其他新颖的机器学习技术,运用其技术来生成具有特定性质的全新分子结构、合成生物数据的生成、治疗靶点识别,及临床试验结果预测等药物开发过程。Insilico Medicine近期完成了3700万美元的B轮融资。公司自成立以来,总计募资了超过5200万美元,发表80篇以上的开创性论文,申请专利数超过25项,并获得许多业界肯定的奖项。网站:http://insilico.com

若您需要关于本文更多的信息、图片,或是采访,请联系:ai@insilico.com




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