Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Mayo Clinic đã phát triển một công cụ tính toán tiên tiến để phân tích hệ vi sinh vật đường ruột, một hệ sinh thái phức tạp gồm hàng nghìn tỷ vi khuẩn, nấm, vi-rút và các vi sinh vật khác trong hệ tiêu hóa, nhằm cung cấp thông tin chi tiết về sức khỏe tổng thể.

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature Communications, công cụ này đã chứng minh độ chính xác ít nhất 80% trong việc phân biệt những người khỏe mạnh với những người mắc bất kỳ bệnh nào. Công cụ này được phát triển bằng cách phân tích hồ sơ vi khuẩn đường ruột từ hơn 8.000 mẫu đại diện cho nhiều loại bệnh, khu vực địa lý và nhóm nhân khẩu học.

Công cụ có tên là Gut Microbiome Wellness Index 2, có thể phát hiện ngay cả những thay đổi nhỏ nhất trong đường ruột, xác định xem một người có thể đang tiến triển hoặc đang hồi phục sau một căn bệnh hay không. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp tin sinh học và máy học để phân tích hồ sơ hệ vi sinh đường ruột trong các mẫu phân thu thập được từ 54 nghiên cứu đã công bố trên 26 quốc gia và sáu châu lục. Phương pháp này đã tạo ra một tập dữ liệu đa dạng và toàn diện.

Khả năng này giải quyết những thách thức lâu dài trong nghiên cứu hệ vi sinh vật ở người, bao gồm việc xác định thế nào là hệ vi sinh vật “khỏe mạnh” và xác định các chỉ số ban đầu về các vấn đề sức khỏe tiềm ẩn. Nó cũng lấp đầy một khoảng trống đáng kể trong các công cụ đo lường sức khỏe và thể chất hiện có.

Hệ vi sinh vật đường ruột đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiêu hóa, trao đổi chất và chức năng miễn dịch, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng sự mất cân bằng trong hệ vi sinh vật đường ruột có thể liên quan đến nhiều bệnh mãn tính khác nhau.

Tiến sĩ Jaeyun Sung - tác giả chính và nhà sinh học tính toán tại Chương trình vi sinh vật học của Trung tâm Y học Cá nhân hóa thuộc Bệnh viện Mayo cho biết : "Cuối cùng, chúng ta đã có một chỉ số chuẩn hóa để đo lường định lượng mức độ “khỏe mạnh” của hệ vi sinh vật đường ruột của một người".

Ông cũng cho biết thêm : "Công cụ của chúng tôi không nhằm mục đích chẩn đoán các bệnh cụ thể mà đóng vai trò là chỉ báo sức khỏe chủ động". "Bằng cách xác định những thay đổi bất lợi về sức khỏe đường ruột trước khi các triệu chứng nghiêm trọng xuất hiện, công cụ này có khả năng cung cấp thông tin về chế độ ăn uống hoặc thay đổi lối sống để ngăn ngừa các vấn đề nhẹ leo thang thành các tình trạng sức khỏe nghiêm trọng hơn hoặc thúc đẩy xét nghiệm chẩn đoán thêm. Bằng cách có thể trả lời liệu đường ruột của một người có khỏe mạnh hay đang có xu hướng chuyển sang trạng thái bệnh lý, mục tiêu cuối cùng của chúng tôi là trao quyền cho mọi người thực hiện các bước chủ động trong việc quản lý sức khỏe của chính họ".

Quá trình phát triển công cụ bao gồm việc xác định các loài vi khuẩn, lựa chọn cẩn thận các tính năng phù hợp nhất và tối ưu hóa mô hình học máy.

Kết quả cuối cùng là một chỉ số sàng lọc mẫu vi khuẩn đường ruột và định lượng mức độ giống với một cá nhân khỏe mạnh (không có bệnh) hay không khỏe mạnh (có bệnh).

Nhóm nghiên cứu đầu tiên đã thử nghiệm chỉ số này trên một tập dữ liệu đào tạo gồm hơn 8.000 mẫu vi sinh vật, sau đó xác thực công trình của mình trên một nhóm mới gồm 1.140 mẫu.

Nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm công cụ của mình trong nhiều tình huống lâm sàng khác nhau, bao gồm những người đã bổ sung vi khuẩn đường ruột, cũng như những người thay đổi lượng chất xơ trong chế độ ăn hoặc tiếp xúc với thuốc kháng sinh, để chứng minh khả năng phát hiện những thay đổi trong sức khỏe đường ruột.

Gut Microbiome Wellness Index 2 xây dựng dựa trên công cụ ban đầu của nhóm bằng cách kết hợp nhiều dữ liệu và sử dụng các phương pháp tính toán tinh vi hơn. Nhóm nghiên cứu hy vọng phiên bản mới này sẽ nâng cao độ chính xác trong việc đánh giá sức khỏe đường ruột và theo dõi những thay đổi trong hệ vi sinh đường ruột.

Tiến sĩ Sung và nhóm của ông có kế hoạch phát triển thêm chỉ số sức khỏe hệ vi sinh vật đường ruột 2 bằng cách mở rộng tập dữ liệu bao gồm nhiều mẫu hệ vi sinh vật hơn từ nhiều nhóm dân số khác nhau và bằng cách bổ sung thêm các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo tiên tiến hơn để nâng cao độ chính xác dự đoán và khả năng thích ứng của công cụ.

Nguồn bài viết: Tài liệu do Mayo Clinic cung cấp. Bản gốc do Susan Murphy viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về phong cách và độ dài.
Tạp chí tham khảo:

1. Daniel Chang, Vinod K. Gupta, Benjamin Hur, Sergio Cobo-López, Kevin Y. Cunningham, Nam Soo Han, Insuk Lee, Vanessa L. Kronzer, Levi M. Teigen, Lioudmila V. Karnatovskaia, Erin E. Longbrake, John M. Davis, Heidi Nelson, Jaeyun Sung. Gut Microbiome Wellness Index 2 enhances health status prediction from gut microbiome taxonomic profiles. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-51651-9

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/09/240903144815.htm