অন্ত্রের ব্যাকটেরিয়ার লুকানো জেনেটিক পার্থক্য বার্ধক্যের সূত্র ধরে রাখতে পারে

দু’জনের একই রকম অন্ত্রের ব্যাকটেরিয়া থাকতে পারে তবে ভিন্ন মাইক্রোবিয়াল জেনেটিক প্রোফাইল থাকতে পারে। এই লুকানো পার্থক্যগুলি বার্ধক্য, বিপাক, এবং মানুষের স্বাস্থ্যের জন্য সূত্র ধরে কিনা তা একটি বৃহৎ মাপের গবেষণা তদন্ত করে।

অধ্যয়ন: মাইক্রোবায়োম-ওয়াইড PheWAS অন্ত্রের মাইক্রোবিয়াল এসএনভিগুলিকে স্বাস্থ্য এবং এক্সপোজারের সাথে সংযুক্ত করে। ইমেজ ক্রেডিট: বিস্ফোরণ / শাটারস্টক

জার্নালে প্রকাশিত সাম্প্রতিক এক গবেষণায় ড প্রকৃতিগবেষকরা অন্ত্রের মাইক্রোবিয়াল একক-নিউক্লিওটাইড বৈকল্পিক (এসএনভি) এবং একটি ফেনোম-ওয়াইড অ্যাসোসিয়েশন পদ্ধতি ব্যবহার করে মানব স্বাস্থ্যের ফিনোটাইপ এবং পরিবেশগত এক্সপোজারের বিস্তৃত পরিসর।

পটভূমি

অন্ত্রের ব্যাকটেরিয়াগুলির মধ্যে জেনেটিক পার্থক্যগুলি ব্যাখ্যা করতে পারে কেন কিছু লোকের স্বাস্থ্যের বিভিন্ন ফলাফল রয়েছে, এমনকি তাদের একই মাইক্রোবায়োম থাকা সত্ত্বেও? অন্ত্রের মাইক্রোবায়োম অত্যন্ত জেনেটিক্যালি বৈচিত্র্যময়, এমনকি একই প্রজাতির মধ্যেও।

অন্ত্রের মাইক্রোবায়োম বিভিন্ন দীর্ঘস্থায়ী রোগের সাথে যুক্ত হয়েছে। তবুও অণুজীব প্রজাতির উপর ফোকাস করা অধ্যয়নগুলি জিনগত বৈচিত্র্যকে বিবেচনা করতে পারে না যা মাইক্রোবায়াল ফাংশন এবং মাইক্রোবায়োটা এবং হোস্টের মধ্যে মিথস্ক্রিয়াকে প্রভাবিত করে। উদাহরণস্বরূপ, বেশ কয়েকটি মাইক্রোবায়াল জিনোমিক বৈচিত্রগুলি প্রদাহজনক অন্ত্রের রোগ, গ্যাস্ট্রিক ক্যান্সার, টাইপ 2 ডায়াবেটিস এবং অন্যান্য বিপাকীয় ব্যাধিগুলির সাথে যুক্ত করা হয়েছে।

মানুষের ফেনোটাইপের বিস্তৃত পরিসরে পদ্ধতিগত তদন্ত সীমিত থাকে। এই জেনেটিক সম্পর্ক এবং তাদের জৈবিক তাত্পর্য স্পষ্ট করার জন্য আরও গবেষণা প্রয়োজন।

অধ্যয়ন সম্পর্কে

নেদারল্যান্ডসের ইউনিভার্সিটি মেডিকেল সেন্টার গ্রোনিংজেনের বিজ্ঞানীরা ইতালি, তানজানিয়া, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, রোমানিয়া এবং জার্মানির প্রতিষ্ঠানের গবেষকদের সহযোগিতায় গবেষণার নেতৃত্ব দেন।

গবেষকরা পুরো-জিনোম শটগান বিশ্লেষণ করেছেন (WGS) মেটাজেনমিক সিকোয়েন্সিং ডেটা 11,831টি মল নমুনা থেকে 10,781 জন ব্যক্তির কাছ থেকে সংগৃহীত ছয়টি স্বাধীন দলে। পাঁচটি দল নেদারল্যান্ড থেকে এসেছে, আর ষষ্ঠটি তানজানিয়া থেকে এসেছে।

ডেটাসেটগুলির মধ্যে ডাচ মাইক্রোবায়োম প্রকল্প অন্তর্ভুক্ত ছিল (ডিএমপি), লাইফলাইন-DEEP (এলএলডি), 500-কার্যকর জিনোমিক্স প্রকল্প (500FG), 300-স্থূলতা (300OB1000 প্রদাহজনক আন্ত্রিক রোগ প্রকল্প (1000IBD), এবং 300-তানজানিয়া কার্যকরী জিনোমিক্স প্রকল্প (300TZFG)

অন্ত্রের মাইক্রোবিয়াল জিনোটাইপগুলি জিটি-প্রো ব্যবহার করে চিহ্নিত করা হয়েছিল, যা ব্যাকটেরিয়া জিনোম জুড়ে এসএনভি সনাক্ত করেছিল। গুণমানের ফিল্টারিংয়ের পরে, গবেষকরা প্রায় 12.8 মিলিয়ন সাধারণ মাইক্রোবিয়াল SNV সনাক্ত করেছেন, 433 ব্যাকটেরিয়া প্রজাতি জুড়ে সেটটি প্রায় 12.7 মিলিয়নে সংকুচিত হয়েছে। গবেষকরা 157টি অভ্যন্তরীণ ফেনোটাইপ এবং 87টি পরিবেশগত এক্সপোজার ফ্যাক্টর সমন্বিত 244 হোস্ট বৈশিষ্ট্যগুলিকেও সামঞ্জস্যপূর্ণ করেছেন।

একটি রৈখিক মিশ্র মডেল (এলএমএম) প্রজাতির অভ্যন্তরীণ জনসংখ্যার জিনগত কাঠামোর জন্য অ্যাকাউন্ট তৈরি করা হয়েছিল এবং ব্যাকটেরিয়া বংশের পার্থক্য থেকে উদ্ভূত সমিতিগুলি হ্রাস করা হয়েছিল। বয়স, লিঙ্গ, জীবাণু প্রজাতির প্রাচুর্য এবং পরিচ্ছন্ন সিকোয়েন্সিং পঠিত সংখ্যাগুলি কোভেরিয়েট হিসাবে অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছিল, যেখানে প্রযোজ্য।

প্রতিটি প্রজাতির জন্য, বিশ্লেষণে শুধুমাত্র একটি একক স্ট্রেন দ্বারা আধিপত্যের অনুমান করা নমুনা অন্তর্ভুক্ত ছিল। অ্যাসোসিয়েশন বিশ্লেষণগুলি ছয়টি দল জুড়ে স্বাধীনভাবে সম্পাদিত হয়েছিল, তারপরে নমুনা-আকার-ওজনযুক্ত মেটা-বিশ্লেষণ করা হয়েছিল।

লিঙ্কেজ ভারসাম্য-ভিত্তিক গ্রুপিং এবং পারমুটেশন টেস্টিং স্বাধীন এবং ভাল-সমর্থিত সমিতিগুলি সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। প্রোটিন স্ট্রাকচারাল বিশ্লেষণগুলি তখন সংশ্লিষ্ট মিসেন্স ভ্যারিয়েন্টগুলির সম্ভাব্য কার্যকরী ফলাফলগুলি তদন্ত করার জন্য পরিচালিত হয়েছিল।

অধ্যয়নের ফলাফল

বিশ্লেষণে প্রাথমিকভাবে 12,761,497টি সাধারণ মাইক্রোবিয়াল SNV চিহ্নিত করা হয়েছে এবং 433টি ব্যাকটেরিয়া প্রজাতি জুড়ে 12,706,564টি ধরে রাখা হয়েছে। এই প্রজাতিগুলি সম্মিলিতভাবে অন্ত্রের জীবাণু সম্প্রদায়ের গড়ে 84.3% প্রতিনিধিত্ব করে। বেশিরভাগ রূপ (93.02%) প্রোটিন-কোডিং অঞ্চলে ঘটেছে। রক্ষিত ভেরিয়েন্টগুলির মধ্যে, 75.39% সমার্থক, 17.45% ভুল ছিল, এবং 0.18% প্রভাবিত শুরু বা বন্ধ কোডন। অবশিষ্ট রূপগুলি অ-প্রোটিন-কোডিং অঞ্চলে অবস্থিত ছিল।

ফেনোম-ওয়াইড অ্যাসোসিয়েশন বিশ্লেষণ প্রাথমিকভাবে 101টি ব্যাকটেরিয়া প্রজাতি এবং 69টি হোস্ট ফেনোটাইপ বা এক্সপোজার ফ্যাক্টর জুড়ে 39,663টি এসএনভি জড়িত 49,346টি উল্লেখযোগ্য এবং ভাল-সমর্থিত অ্যাসোসিয়েশন সনাক্ত করেছে। লিঙ্কেজ ভারসাম্যের উপর ভিত্তি করে আরও গ্রুপিং 940টি স্বাধীন অ্যাসোসিয়েশন সংকেত দিয়েছে। এর মধ্যে অন্তর্নিহিত বৈশিষ্ট্য সহ 810টি সমিতি এবং 130টি পরিবেশগত এক্সপোজার অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। 49,346টি উল্লেখযোগ্য অ্যাসোসিয়েশনের মধ্যে, 85.76% দুটি স্বাধীন দল দ্বারা সমর্থিত ছিল, যেখানে 14.24% তিনটি বা ততোধিক দল দ্বারা সমর্থিত ছিল।

940টি স্বাধীন অ্যাসোসিয়েশন সিগন্যালের মধ্যে, 65.74% ব্যাকটেরিয়া প্রজাতির প্রাচুর্যের সাথে কোন উল্লেখযোগ্য সম্পর্ক দেখায়নি। এটি ইঙ্গিত করে যে ব্যাকটেরিয়ার জিনগত পার্থক্য মানুষের বৈশিষ্ট্যের সাথে যুক্ত হতে পারে এমনকি যখন সেই ব্যাকটেরিয়া প্রজাতির প্রাচুর্য কোন উল্লেখযোগ্য সম্পর্ক দেখায় না।

SNV স্তরে চিহ্নিত 533 প্রজাতি-ফেনোটাইপ সম্পর্কের মধ্যে, 460 (86.30%) বিশেষভাবে SNV-ভিত্তিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে সনাক্ত করা হয়েছিল, প্রজাতি-প্রচুরতা বা কাঠামোগত-ভেরিয়েন্ট বিশ্লেষণের পরিবর্তে। মাত্র পাঁচটি সম্পর্ক প্রজাতির প্রাচুর্য, SNVs এবং কাঠামোগত বৈকল্পিক জুড়ে সম্পর্ক দেখিয়েছে।

বয়স 42 ব্যাকটেরিয়া প্রজাতি জুড়ে 8,117 SNV জড়িত 99টি স্বাধীন সংকেত সহ সর্বাধিক সংখ্যক অ্যাসোসিয়েশন প্রদর্শন করেছে। মাইক্রোবিয়াল জেনেটিক তথ্য ব্যবহার করে প্রশিক্ষিত একটি মেশিন-লার্নিং মডেল কালানুক্রমিক বয়সের পূর্বাভাস দেয় এবং স্বাধীন পরীক্ষার ডেটাসেট জুড়ে বয়সের পার্থক্যের 12.8%–42.0% ব্যাখ্যা করে।

একটি উল্লেখযোগ্য অনুসন্ধানে পাঁচটি ভুল SNV জড়িত sarA_2 এর জিন ফ্যাকালিব্যাকটেরিয়াম প্রসনিটজি (বংশ I)। এই রূপগুলি হোস্ট বয়সের সাথে যুক্ত ছিল এবং একটি অলিগোপেপটাইড ট্রান্সপোর্টার কমপ্লেক্সে জড়িত একটি প্রোটিন এনকোডিং একটি অঞ্চলে অবস্থিত ছিল।

যে ব্যক্তিদের মলের নমুনায় বয়স-সম্পর্কিত ব্যাকটেরিয়া অ্যালিল রয়েছে, তারা গড়ে প্রায় 4.9 বছরের বেশি বয়স্ক ব্যক্তিদের তুলনায়, একটি পার্থক্য যা প্রমাণ করে না যে বৈকল্পিকটি বার্ধক্যকে প্রভাবিত করে। কাঠামোগত বিশ্লেষণগুলি ভবিষ্যদ্বাণী করেছে যে প্রভাবিত প্রোটিন অঞ্চল একটি পরিবহন কমপ্লেক্সের অংশ হিসাবে গ্লুটাথিয়নকে আবদ্ধ করতে পারে। Glutathione হল একটি অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট যা কোষকে অক্সিডেটিভ স্ট্রেস থেকে রক্ষা করে।

এই ফলাফলগুলি সম্ভাবনা উত্থাপন করেছে যে অণুজীব জেনেটিক বৈচিত্র অন্ত্রের ব্যাকটেরিয়ার মধ্যে গ্লুটাথিয়ন পরিবহনকে প্রভাবিত করতে পারে, তবে এই ফাংশনটি পরীক্ষামূলকভাবে পরীক্ষা করা হয়নি।

আরও কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য 2,141টি প্রোটিন জুড়ে 3,705টি সম্পর্কিত ভুল ধারণার রূপ পরীক্ষা করেছে। এর মধ্যে, লিগ্যান্ড-বাইন্ডিং পকেট এবং প্রোটিন-প্রোটিন মিথস্ক্রিয়া ইন্টারফেস সহ সম্ভাব্য গুরুত্বপূর্ণ কাঠামোগত অঞ্চলে 752টি রূপগুলি অবস্থিত ছিল। প্রদাহজনক নিয়ন্ত্রণ এবং অক্সিডেটিভ স্ট্রেস প্রতিক্রিয়াতে সম্ভাব্যভাবে জড়িত প্রোটিনে বয়স-সম্পর্কিত রূপগুলিও চিহ্নিত করা হয়েছিল।

রক্তচাপ, বডি মাস ইনডেক্স, কোলেস্টেরল পরিমাপ, ট্রাইগ্লিসারাইডস, পিত্ত অ্যাসিড এবং রক্তের কোষের পরামিতি সহ কার্ডিওভাসকুলার, বিপাকীয়, হেমাটোলজিকাল, খাদ্যতালিকাগত এবং জৈব রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি জুড়েও অ্যাসোসিয়েশনগুলি রিপোর্ট করা হয়েছিল। গবেষকরা আরও তদন্তকে সমর্থন করার জন্য একটি অনলাইন ক্যাটালগের মাধ্যমে অ্যাসোসিয়েশনের ফলাফলগুলি উপলব্ধ করেছেন।

উপসংহার

অনুসন্ধানগুলি মানব স্বাস্থ্যের বৈশিষ্ট্য এবং পরিবেশগত এক্সপোজারের সাথে অন্ত্রের মাইক্রোবিয়াল জেনেটিক বৈচিত্র্যকে সংযুক্ত করার একটি বিস্তৃত সংস্থান সরবরাহ করে। 940টি স্বতন্ত্র অ্যাসোসিয়েশনের সনাক্তকরণ হোস্ট-মাইক্রোবায়োম সম্পর্ক বোঝার জন্য প্রজাতির প্রাচুর্যের পাশাপাশি মাইক্রোবায়াল জেনেটিক্স পরীক্ষা করার মূল্য দেখায়। বয়স-সম্পর্কিত বৈকল্পিক ফ্যাকালিব্যাকটেরিয়াম প্রসনিটজি (বংশ I) একটি প্রোটিন অঞ্চলে অবস্থিত ছিল যা গ্লুটাথিয়নকে আবদ্ধ করার ভবিষ্যদ্বাণী করে, একটি সম্ভাব্য জৈবিক প্রক্রিয়ার পরামর্শ দেয় যার জন্য পরীক্ষামূলক নিশ্চিতকরণ প্রয়োজন।

যেহেতু দলটি প্রধানত ইউরোপীয় এবং পরীক্ষামূলক কার্যকরী বৈধতার অভাব রয়েছে, ফলাফলের সাধারণীকরণ এবং ব্যাখ্যা সীমিত। বৃহত্তম ডাচ দল নমুনার প্রায় তিন-চতুর্থাংশ অবদান রেখেছে, সম্ভাব্যভাবে সমষ্টি-নির্দিষ্ট প্রভাবের অনুমান বৃদ্ধি করেছে, যখন ছোট তানজানিয়ান দল ক্রস-জনসংখ্যার প্রতিলিপির পরিসংখ্যানগত শক্তিকে সীমিত করেছে।

এই অ্যাসোসিয়েশনগুলির পিছনের প্রক্রিয়াগুলি স্পষ্ট করার জন্য অতিরিক্ত গবেষণার প্রয়োজন হবে যাতে অন্যান্য জনসংখ্যা, আণবিক অধ্যয়ন এবং পরীক্ষাগুলি অন্তর্ভুক্ত থাকে। এই পর্যবেক্ষণমূলক ফলাফলগুলি প্রতিষ্ঠিত করে না যে মাইক্রোবিয়াল বৈচিত্রগুলি মানুষের স্বাস্থ্যকে প্রভাবিত করে বা হোস্ট এবং পরিবেশগত অবস্থাকে প্রতিফলিত করে।