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系统生物学揭示了婴儿在生命第1周的详细发育轨迹

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-12-17浏览次数:1326

新生儿生命的第一周是一个快速生物学变化的时期,因为婴儿适应子宫外的生命并突然暴露于新的细菌和病毒。然而,令人惊讶的是,对这些早期变化知之甚少。由波士顿儿童医院领导的一项国际研究开创了一项技术,该技术可捕获少量新生儿血液中的大量数据,创造了迄今为止最详细的会计。

这项研究发表在Nature Communications上,描述了新生儿第一周的分子变化,包括基因开放,蛋白质产生和代谢物变化。它为新生儿的第一周建立了共同的发展途径,为进一步了解新生儿健康提供了基线,特别是疫苗对新生儿的影响。

“世界上大多数感染发生在生命的早期,新生儿的易感性和最坏结果最为明显,”波士顿儿童医院精确疫苗项目高级主任Ofer Levy博士说。 “这项工作为生命第一周的健康和疾病提供了宝贵的窗口。”研究团队包括扩大免疫联盟计划(EPIC)的成员,这是一项利用系统生物学来了解早期疫苗的国际合作。角色。 Levy与伦敦卫生和热带医学学院(LSHTM)和冈比亚医学研究委员会(MRC)博士以及不列颠哥伦比亚大学(UBC)的Tobias Kollmann博士合作。建立一个联盟,其精确疫苗计划的行政中心。

样品,知识渊博

以前收集新生儿发育数据的努力受限于从小型新生儿获得足够大的血液样本的挑战。该团队利用新技术克服了这一挑战,与负责RNA分析的UBC博士Robert Hancock和领导蛋白质组学分析的Hanno Steen博士合作。使用先进的软件分析来自不到半茶匙血液的复杂数据,Hancock的UBC实验室和Scott Tebbutt博士在第一周发现了数千个变化,包括基因表达和免疫防御成分的变化,如干扰素,粒细胞功能和补体途径。

“我们证明,有可能在资源匮乏的环境中招募新生儿,获取少量血液,加工,运输,进行系统的生物分析并整合结果 - 将大数据转化为知识,”Levy说。 “我们分析的关键是将第1天,第3天和第7天的每个新生儿与出生当天的基线状况进行比较。那时我们发现了由发展驱动的重大分子变化。“

洲际努力

研究人员首先获得了村里长老的许可,并通过Mandinka,Fula和Wolof等当地语言的母亲的知情同意,与来自西非冈比亚的一群婴儿一起尝试了他们的系统生物学方法。然后,他们通过巴布亚新几内亚医学院的William Pomat博士和西澳大利亚大学的Anita van den Biggela博士招募的第二组澳大利亚新生儿验证了他们的方法。

两个独立的队列显示了一个共同的,高度动态的发展轨迹。研究结果表明,这些变化不是随机发生的,而是遵循特定年龄的方法。

“这一共同的发展轨迹令人兴奋,因为它让我们可以就不同人群之间的差异以及生物医学干预措施(如疫苗对发育的影响)提出更大的问题,”Levy说。

在早年优化疫苗

该研究为早年的健康和疾病建立了基线,可以帮助衡量对关键医疗干预措施的反应以及饮食,疾病和孕产妇健康等因素的影响。 Levy对研究免疫力的影响特别感兴趣。新生儿对免疫接种的反应不同于老年人,需要学习很多东西来优化早期疫苗的使用和益处。

“目前,大多数疫苗是通过反复试验开发的,”Levy说。 “我们寻求对早期疫苗功能的深入分子洞察,以便我们能够更好地开发未来的婴儿疫苗。”

该研究得到NIH国家过敏和传染病研究所的支持,作为人类免疫学项目联盟(5U19AI-02)和精确疫苗计划的一部分。共同的第一作者是UBC的Amy Lee,Casey Shannon和Nelly Amenyogbe,丹麦Alburg大学的Tue Bennike,LSTHM/MRC-Gambia的波士顿儿童的Joann Diray-Arce和Olubukola的Idoko(“Bukky”)。共同作者是van den Biggelaar,Steen,Tebbutt,Kampmann,Levy和Kollmann。