Polscy naukowcy opracowali innowacyjne narzędzie do badania mikrobiomu

Q2PD – innowacyjne narzędzie, stworzone przez naukowców z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego – wykorzystuje funkcje i interakcje drobnoustrojów do redefinicji oceny zdrowia jelit. Tym samym oferuje większą dokładność w wykrywaniu chorób i monitorowaniu zdrowia.

Uniwersytet Jagielloński poinformował o przełomowych wynikach prac dr Kingi Zielińskiej oraz dr. hab. inż. Pawła Łabaja, prof. UJ z Małopolskiego Centrum Biotechnologii UJ, dzięki którym udało się opracować q2-predict-dysbiosis (Q2PD) – nowatorski indeks zdrowia mikrobiomu jelitowego. Zamiast składu taksonomicznego mikrobiomu koncentruje się on na funkcjonalnych zdolnościach i interakcjach mikrobiologicznych.

Przewyższając tradycyjne metody oparte na taksonomii, Q2PD ma szansę zrewolucjonizować sposób oceny zdrowia jelit przez klinicystów i badaczy, szczególnie w chorobach takich jak nieswoiste zapalenia jelit (IBD), cukrzyca i otyłość. 

„Poprzez uwzględnienie interakcji mikrobiologicznych i szlaków metabolicznych, Q2PD zapewnia bardziej kompleksowy obraz zdrowia jelit, umożliwiając wcześniejsze wykrywanie chorób, zwłaszcza takich jak IBD, personalizowane interwencje, np. indywidualnie dobrane diety i terapie probiotyczne na podstawie niedoborów funkcjonalnych oraz skuteczniejsze monitorowanie powrotu do zdrowia, np. po przeszczepach mikrobioty kałowej lub antybiotykoterapii” – czytamy na stronie internetowej UJ.

Wyniki badań zostały właśnie opublikowane w czasopiśmie naukowym „GigaScience” w artykule „Healthy microbiome – moving towards functional interpretation”. Przedstawiono w nim najistotniejsze odkrycia naukowców:

• Funkcjonalne podejście – w przeciwieństwie do konwencjonalnych indeksów opartych na bogactwie gatunkowym lub liczbie drobnoustrojów Q2PD identyfikuje „kluczowe funkcje”, które są konsekwentnie obecne w zdrowym mikrobiomie jelitowym. Funkcje te zanikają w trakcie dysbiozy (zaburzenia równowagi mikrobiologicznej), co zapewnia bardziej przejrzysty związek ze stanem zdrowia.
• Wyższa skuteczność – Q2PD przewyższa szeroko stosowane narzędzia, takie jak Gut Microbiome Health Index i hiPCA, w rozróżnianiu osób zdrowych od pacjentów z IBD, wykazując większą dokładność w różnych zbiorach danych, nawet tych, które pierwotnie służyły do szkolenia konkurencyjnych metod.
• Walidacja – testowany na ponad 8 tys. próbkach pochodzących z różnorodnych kohort na całym świecie, Q2PD konsekwentnie dostarcza solidnych wyników w różnych populacjach i jednostkach chorobowych, w tym w nowotworach i zaburzeniach metabolicznych.
• Odporność – indeks pozostaje wysoce wiarygodny nawet przy niskim poziomie głębokości sekwencjonowania, rozwiązując istotny problem wcześniejszych narzędzi oceny mikrobiomu.

– Nasze podejście wykracza poza pytanie, jakie drobnoustroje są obecne, koncentrując się na tym, co one faktycznie robią. To rozwiązanie może zrewolucjonizować diagnostykę i leczenie schorzeń związanych z mikrobiomem, dostarczając praktycznych wskazówek dla medycyny precyzyjnej – podkreślają główni autorzy badania, dr Kinga Zielińska i dr hab. inż. Paweł Łabaj.

Q2PD stanowi istotny krok naprzód w badaniach nad mikrobiomem jelitowym, torując drogę do dokładniejszych, opartych na funkcjach ocen zdrowia. Dzięki wysokiej mocy predykcyjnej i szerokiemu zakresowi zastosowań to innowacyjne narzędzie ma ogromny potencjał w rozwoju medycyny precyzyjnej i poprawie wyników zdrowotnych pacjentów na całym świecie.

Badania zostały przeprowadzone w ramach grantu NCN Sonata BIS oraz wspierane przez infrastrukturę obliczeniową PLGrid (Centra HPC: ACK Cyfronet AGH, PCSS, CI TASK, WCSS), która dostarczyła zasobów obliczeniowych.

Przeczytaj także: „Badania mikrobiomu jelit mogą istotnie poprawić diagnostykę chorób”.