American Gut: открытая платформа гражданской науки для изучения микробиома

Несмотря на многочисленные исследования, связывающие микробиом человека с определёнными фенотипами и особенностями образа жизни, данные разных проектов трудно объединять, а степень микробного и молекулярного разнообразия кала человека остаётся неизвестной. Используя стандартизированные протоколы Проекта микробиома Земли, образцы, предоставленные более чем 10 000 участниками гражданской науки, и открытую исследовательскую сеть, мы сравнили образцы микробиома человека — преимущественно из США, Великобритании и Австралии — друг с другом и с образцами окружающей среды. Мы выявили неожиданно широкий диапазон бета-разнообразия микробиома кала по сравнению с образцами окружающей среды; показали, что коррекция эффектов чрезмерного размножения микроорганизмов при пересылке образцов при комнатной температуре позволяет выявлять связи с фенотипами; обнаружили новые молекулы и типы молекулярных сообществ в метаболоме кала человека; а также выявили новые связи между микробиомом, метаболомом и разнообразием потребляемых растений. При этом мы не опирались на упрощённые категориальные переменные, например веганство, которые практически не обладают объяснительной способностью. Мы также показали, что постоянно пополняемый массив данных и межкогортное сравнение позволяют подтвердить уже известные связи микробиома с психическими заболеваниями и оценить степень изменения микробиома у одного человека во время хирургического вмешательства. Такой подход может служить моделью открытых исследований микробиома и обучения. Мы показали, что сформированная на основе гражданской науки когорта добровольцев, самостоятельно отобравших себя для участия и отправлявших образцы по почте при комнатной температуре, позволяет воспроизвести многие результаты исследований микробиома в клинических когортах и получить новые. Особый интерес представляет объединение данных исследования с n = 1 с популяционными данными: оно показало, что изменения микробиома после таких событий, как операция, могут превосходить различия между отдельными природными биомами. Мы также подтвердили влияние разнообразия растений в рационе с помощью ненаправленного метаболомного анализа сотен образцов. Значимость: n