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系統生物學揭示了嬰兒在生命第1周的詳細發育軌跡

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-12-17瀏覽次數:1326

新生兒生命的第一周是一個快速生物學變化的時期,因為嬰兒適應子宮外的生命并突然暴露于新的細菌和病毒。然而,令人驚訝的是,對這些早期變化知之甚少。由波士頓兒童醫院領導的一項國際研究開創了一項技術,該技術可捕獲少量新生兒血液中的大量數據,創造了迄今為止最詳細的會計。

這項研究發表在Nature Communications上,描述了新生兒第一周的分子變化,包括基因開放,蛋白質產生和代謝物變化。它為新生兒的第一周建立了共同的發展途徑,為進一步了解新生兒健康提供了基線,特別是疫苗對新生兒的影響。

“世界上大多數感染發生在生命的早期,新生兒的易感性和最壞結果最為明顯,”波士頓兒童醫院精確疫苗項目高級主任Ofer Levy博士說。 “這項工作為生命第一周的健康和疾病提供了寶貴的窗口。”研究團隊包括擴大免疫聯盟計劃(EPIC)的成員,這是一項利用系統生物學來了解早期疫苗的國際合作。角色。 Levy與倫敦衛生和熱帶醫學學院(LSHTM)和岡比亞醫學研究委員會(MRC)博士以及不列顛哥倫比亞大學(UBC)的Tobias Kollmann博士合作。建立一個聯盟,其精確疫苗計劃的行政中心。

樣品,知識淵博

以前收集新生兒發育數據的努力受限于從小型新生兒獲得足夠大的血液樣本的挑戰。該團隊利用新技術克服了這一挑戰,與負責RNA分析的UBC博士Robert Hancock和領導蛋白質組學分析的Hanno Steen博士合作。使用先進的軟件分析來自不到半茶匙血液的復雜數據,Hancock的UBC實驗室和Scott Tebbutt博士在第一周發現了數千個變化,包括基因表達和免疫防御成分的變化,如干擾素,粒細胞功能和補體途徑。

“我們證明,有可能在資源匱乏的環境中招募新生兒,獲取少量血液,加工,運輸,進行系統的生物分析并整合結果 - 將大數據轉化為知識,”Levy說。 “我們分析的關鍵是將第1天,第3天和第7天的每個新生兒與出生當天的基線狀況進行比較。那時我們發現了由發展驅動的重大分子變化。“

洲際努力

研究人員首先獲得了村里長老的許可,并通過Mandinka,Fula和Wolof等當地語言的母親的知情同意,與來自西非岡比亞的一群嬰兒一起嘗試了他們的系統生物學方法。然后,他們通過巴布亞新幾內亞醫學院的William Pomat博士和西澳大利亞大學的Anita van den Biggela博士招募的第二組澳大利亞新生兒驗證了他們的方法。

兩個獨立的隊列顯示了一個共同的,高度動態的發展軌跡。研究結果表明,這些變化不是隨機發生的,而是遵循特定年齡的方法。

“這一共同的發展軌跡令人興奮,因為它讓我們可以就不同人群之間的差異以及生物醫學干預措施(如疫苗對發育的影響)提出更大的問題,”Levy說。

在早年優化疫苗

該研究為早年的健康和疾病建立了基線,可以幫助衡量對關鍵醫療干預措施的反應以及飲食,疾病和孕產婦健康等因素的影響。 Levy對研究免疫力的影響特別感興趣。新生兒對免疫接種的反應不同于老年人,需要學習很多東西來優化早期疫苗的使用和益處。

“目前,大多數疫苗是通過反復試驗開發的,”Levy說。 “我們尋求對早期疫苗功能的深入分子洞察,以便我們能夠更好地開發未來的嬰兒疫苗。”

該研究得到NIH國家過敏和傳染病研究所的支持,作為人類免疫學項目聯盟(5U19AI-02)和精確疫苗計劃的一部分。共同的第一作者是UBC的Amy Lee,Casey Shannon和Nelly Amenyogbe,丹麥Alburg大學的Tue Bennike,LSTHM/MRC-Gambia的波士頓兒童的Joann Diray-Arce和Olubukola的Idoko(“Bukky”)。共同作者是van den Biggelaar,Steen,Tebbutt,Kampmann,Levy和Kollmann。

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