Przełom może rozwiązać kryzys replikacji badań nad mikrobiomem

Nasze ciała zamieszkują biliony mikroorganizmów, a każdy człowiek ma unikalny mikrobiom. W drodze eksperymentów naukowcy zidentyfikowali konkretne czynniki odpowiedzialne za zróżnicowanie jelit: dietę, warunki życia, ćwiczenia i pochodzenie matczyne. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego odkryli kolejny czynnik wpływający na skład mikrobiomu jelitowego: porę dnia. W rzeczywistości naukowcy odkryli, że pora dnia jest tak ważnym czynnikiem, że żądają, aby Narodowy Instytut Zdrowia (NIH) wymagał od badaczy zgłaszania tego w swoich artykułach badawczych.

W nowej pracy opublikowanej w Normalny metabolizmNaukowcy podają, że codzienne wahania w jelitach zmieniają mikrobiom tak dramatycznie, że rano i wieczorem zamieszkują go różne owady. Oznacza to, że badacz analizujący próbkę kału pobraną podczas śniadania dojdzie do radykalnie odmiennych wniosków niż badacz analizujący próbkę kału pobraną tuż przed obiadem. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego sugerują, że ta zmienność uniemożliwia badaczom zajmującym się mikrobiomem jelitowym wzajemne powtarzanie eksperymentów.

„Niewyjaśniona zmienność i brak powtarzalności mogą wynikać z faktu, że mikrobiom zmienia się w ciągu dnia” – powiedział Amir Zarinbar, lekarz medycyny, gastroenterolog i profesor nadzwyczajny w UC San Diego School of Medicine oraz główny autor badania , z różnymi grupami drobnoustrojów dominującymi w różnym czasie.” „Odkryliśmy, że czas pobierania próbek może znacząco wpłynąć na obecność drobnoustrojów i wnioski wyciągnięte przez naukowców na temat badanej przez nich choroby”.

Naukowcy przeprowadzają eksperymenty z wielu powodów. Tradycyjnym powodem jest odpowiedź na konkretne pytanie, ale drugim powodem jest dokonanie odkrycia lub dotarcie do faktu naukowego, który inni mogą powtórzyć za pomocą własnych eksperymentów. W badaniach mikrobiomu jelitowego naukowcy pobierają próbki kału, aby dowiedzieć się, które mikroorganizmy są obecne i w jakiej ilości. Następnie łączą te zmiany z procesami chorobowymi.

W tym badaniu zespół porównał analizy obliczeniowe wcześniej opublikowanych badań, w tym własnych. Odkryli, że zmiany w mikrobiomie były z biegiem czasu tak wyraźne, że wpływały na wyniki w takim samym stopniu jak dieta. „Odkryliśmy, że w niecałe cztery godziny po zjedzeniu śniadania przez mysz następuje około 80% zmian w jej mikrobiomie” – powiedział Zarinbar. Analizując wnioski wyciągnięte z badań, Zarinbar i jego zespół odkryli, że wyniki i wnioski w dużym stopniu zależą od tego, kiedy badacze pobrali próbki.

Do przeprowadzenia tego badania Zarinbara zainspirowała rozmowa, którą przeprowadził z jednym ze swoich kolegów. „Powiedział mi, że jeden z badaczy w jego laboratorium przejął eksperyment rozpoczęty przez kogoś innego” – mówi Zarinbar. „Naukowiec w swoim laboratorium nie był w stanie odtworzyć żadnego z ustaleń, do których doszedł poprzedni stażysta. To sprawiło, że zakwestionował badania swojego poprzednika. Następnie badacz w jego laboratorium zdał sobie sprawę, że bakterie, które się rozprzestrzeniały. Jego wyniki pojawiły się późno w ciągu dnia, więc wrócił do swojego laboratorium i zobaczył, że poprzedni stażysta lubił zbierać próbki rano. , natomiast sam pobierał próbki przed powrotem do domu i z tego powodu nie był w stanie powtórzyć wyników pierwszego stażysty.

Zdolność do odtworzenia wyników poprzedniego eksperymentu – odtwarzalność – jest kluczowym elementem pozwalającym ustalić, czy wynik w sposób wiarygodny reprezentuje nową wiedzę o rzeczywistości, czy też jest jedynie artefaktem eksperymentu. Badania nad mikrobiomami przeżywają obecnie kryzys replikacji, częściowo ze względu na interdyscyplinarny charakter tej dziedziny, złożone relacje między mikroorganizmami i ich żywicielami oraz trudności w kontrolowaniu wielu zmiennych.

Zarinbar wierzy, że najnowsze odkrycia jego zespołu dotyczące znaczenia czasu mogą pomóc w rozwiązaniu kryzysu powtarzalności w badaniach nad mikrobiomami. „Jeśli mamy móc skutecznie komunikować się ze sobą na temat naszej nauki i tego, co naszym zdaniem się dzieje” – wyjaśnia – „musimy zrozumieć, że jeśli otrzymamy wyniki różniące się od tych, które otrzymaliśmy, może, ale nie musi, wynikać z czasu, w którym zbieramy próbki. „W tej chwili nawet nie możesz o tym wiedzieć”.

Według Zarinbara naukowcy z innych dziedzin, na przykład biolodzy zajmujący się rytmem okołodobowym, również naciskają na NIH, aby bardziej rygorystycznie określił potrzebę podawania czasu pobierania próbek. Zarinbar ma nadzieję, że opublikowanie tego artykułu przekona więcej naukowców – oraz osób finansujących i publikujących swoje badania – o znaczeniu czasu i jego potencjalnym wpływie również na inne dziedziny, takie jak badania metaboliczne.

Kolejne kroki Zarinbara obejmują opowiadanie się za ustandaryzowanymi wytycznymi, które zapewniają spójność w zakresie terminów i metodologii pobierania próbek mikrobiomu. „Będzie to prawdopodobnie wymagało współpracy z innymi badaczami, agencjami finansującymi i redaktorami czasopism w celu promowania przyjęcia takich standardów” – powiedział. Jego następny artykuł koncentruje się na zrozumieniu wpływu czasu na ludzi – zmiennej, którą często trudno kontrolować.

Badania te zostały częściowo sfinansowane przez Narodowy Instytut Zdrowia, Fundację Sorosa i Amerykańskie Stowarzyszenie Szpitali.

Współautorami badania są: Celeste Alapand, Amulya Lingaraju, Stephanie Flores Ramos, Tanya Kumar, Hania Javahery, Maria D. Teo, Ana, Karolina Dantas Machado, Roland A. Richtera, Emmanuela Elii, Gabriela J. Haddad, Peter C. Dorrestein, Rob Knight z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego i Vanessa A. Leon z Uniwersytetu Wisconsin-Madison.