Микробиота кишечника способна рассказать о человеке намного больше, чем его акцент, к такому выводу пришли исследователи.
С применением машинного обучения и данных о микробном составе кишечника, ученые из Китая смогли с поразительной точностью — до 94% — определить, из какого города происходит человек. Причем речь шла не о разных странах, а о двух соседних городах в пределах одной провинции, что делает результаты особенно неожиданными и важными.
В исследовании участвовали 381 здоровый взрослый из одной и той же этнической группы ханьцев, проживающих в городах Ухань и Шиянь провинции Хубэй. Эти два населенных пункта расположены на относительно небольшом расстоянии — всего около 500 километров друг от друга, однако различия в микробиоме их жителей оказались настолько явными, что алгоритмы машинного обучения смогли точно определять место проживания на основании данных из образцов кала. Никто из участников не принимал антибиотики как минимум три месяца до сдачи анализа и не страдал хроническими заболеваниями, что позволило минимизировать возможные искажения.
Для анализа применялся метод метагеномного секвенирования, который дает возможность детально изучать как состав кишечной микробиоты, так и её функциональные возможности. В общей сложности ученые идентифицировали 649 видов бактерий и 515 метаболических путей. Выяснилось, что жители Уханя и Шияня различаются как по микробному разнообразию, так и по активности микробов в пищеварительных процессах. Например, у уханьцев преобладал Bacteroides stercoris — бактерия, активно расщепляющая сложные углеводы и вырабатывающая короткоцепочечные жирные кислоты, благоприятно влияющие на здоровье. В то же время в микробиоте шияньцев доминировала Prevotella copri, также связанная с перевариванием клетчатки, но в совершенно другом контексте пищевого рациона.
Микробиологи отмечают, что вероятным фактором таких различий является региональная специфика питания. Жители Уханя, находящегося в заболоченной местности, традиционно предпочитают блюда из пресноводной рыбы, корня лотоса и зеленых овощей. В то время как кухня Шияня характеризуется преобладанием блюд из пшеницы с большим количеством острых специй.
В результате ученые разработали модель машинного обучения, которая принимала во внимание 16 видов бактерий и 12 метаболических путей, специфичных для каждого города. Эта модель продемонстрировала точность в 94%, значительно опередив аналогичные модели, использующие только один из двух параметров. Это свидетельствует о том, что даже в рамках одной провинции микробиота кишечника может иметь уникальный «отпечаток», характерный для конкретного региона.
Безусловно, исследование имеет свои ограничения — оно охватывает лишь два города, не учитывает пищевые привычки, образ жизни и половые различия участников. Однако его значимость трудно переоценить. Полученные данные могут быть использованы в судебной медицине, например, для установления места происхождения неопознанных останков. Также ученые подчеркивают необходимость персонализированного подхода к применению пробиотиков и составлению диетических рекомендаций с учетом региональных особенностей микробиоты. В будущем сочетание микробиомного анализа и возможностей искусственного интеллекта может стать новым инструментом для оценки риска заболеваний и мониторинга общественного здоровья в определенных географических точках.
Фото: hi-tech.mail.ru