The unleashed microbiome of cancer patients as a discovery platform for rational microbiome engineering
癌症患者释放的微生物组作为合理微生物组工程的发现平台
基本信息
- 批准号:10468793
- 负责人:
- 金额:$ 50.85万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-08-13 至 2026-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:16S ribosomal RNA sequencingAffectAlgorithmsArtificial IntelligenceBayesian AnalysisBiologicalBloodBlood Chemical AnalysisBlood specimenCancer PatientCategoriesCellsCohort StudiesComplexDataData SetData SourcesDecision MakingDietDiet RecordsDiseaseDrug KineticsDrug TargetingEcologyEcosystemEngineeringEtiologyEventFoodFrequenciesFutureGut MucosaHealthHematopoietic Stem Cell TransplantationHumanHuman bodyImmuneImmune systemImmunomodulatorsImmunophenotypingIn SituIn VitroInfectionLeukocytesMachine LearningMeasurementMedical RecordsMetadataMetagenomicsMethodsMicrobeNutritionalOnline SystemsPatientsPharmaceutical PreparationsPhysiologicalPhysiologyPublishingRecordsResearchResolutionResourcesRuminococcusSamplingScanningShotgunsStreamStructureTacrolimusTaxonomyTechniquesTestingTherapeuticTimeTreesVisualizationcommensal microbescomplex datacostdata visualizationexperienceexperimental studygut microbiomegut microbiotahigh dimensionalityimmunoregulationin silicolarge datasetsmicrobialmicrobiomemultidimensional datanegative affectnext generationnovelpathogenphenotypic datastool samplestructured datasuccesstherapeutic targettoolunsupervised learningweb based interface
项目摘要
Project Summary
The human gut microbiome is associated with a range of diseases, and may positively
or negatively affect the success of therapies. However, the causal directions between
the human gut microbiome and host health are seldomly clear due to a lack of feasible
controlled experiments in humans. High resolution, high frequency temporal data of
paired microbiome and physiological measurement, and rich metadata of potential
confounders, allow the application of causal inference frameworks. Such data can be
mined for potential microbiome drivers of host health, especially if both the microbiome
and host physiology are perturbed during the time courses. We have recently published
a vast longitudinal microbiome set from cancer patients undergoing severe perturbation
of their immune system. Concurrently, these patients experience dramatic shifts in their
gut ecosystem. We here propose to unlock this data and build a discovery platform for
microbiome causality, towards rational microbiome engineering. We will develop a new
machine-learning technique that enables rapid exploration of our data through effective
visualization and a web-based interface. We will develop a new method to identify gut
microbial competitor species of common pathogens, which are systematically missed by
existing approaches but are representing the most promising targets for microbiome
engineering. Finally, we will elucidate the bidirectional interplay between human-
targeted medications and the gut microbiome. For this, we will leverage our large data
set of paired microbiome and host immune cell trajectories. This will validate recent in
vitro results indicating that human-targeted medications may influence gut ecology
using in situ data, and it will identify potential gut microbiome modulation of
pharmacokinetics.
项目摘要
人肠道微生物组与一系列疾病有关,可能会积极
或负面影响疗法的成功。但是,之间的因果方向
人类肠道微生物组和宿主健康很少出现,因为缺乏可行的
人类受控实验。高分辨率,高频时间数据
配对的微生物组和生理测量以及潜力丰富的元数据
混淆者,允许应用因果推理框架。这样的数据可以是
开采宿主健康的潜在微生物组驱动因素,尤其是在微生物组的情况下
在时间课程中,宿主生理学受到干扰。我们最近发表了
来自接受严重扰动的癌症患者的巨大纵向微生物组
其免疫系统。同时,这些患者在他们的
肠道生态系统。我们在这里建议解锁此数据并建立一个发现平台
微生物组因果关系,朝着理性的微生物组工程。我们将开发一个新的
机器学习技术可以通过有效地快速探索我们的数据
可视化和基于网络的接口。我们将开发一种新方法来识别肠道
普通病原体的微生物竞争者物种,这些物种被系统地错过
现有方法,但代表了微生物组最有希望的目标
工程。最后,我们将阐明人类之间的双向相互作用
靶向药物和肠道微生物组。为此,我们将利用我们的大数据
一组成对的微生物组和宿主免疫细胞轨迹。这将验证最近的
体外结果表明以人为本的药物可能会影响肠道生态
使用原位数据,它将确定潜在的肠道微生物组调制
药代动力学。
项目成果
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专著数量(0)
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