肠道微生物组在炎症性肠病中扮演着重要角色。在MikrobiomProCheck研究项目中，研究人员正在探索如何在未来将微生物组数据用于诊断、疾病监测和个性化治疗。比勒费尔德大学为这一横跨北莱茵-威斯特法伦州的协作项目提供了临床、生物信息学和数据驱动的专业知识。
人体肠道中有哪些微生物？它们如何影响身体？它们与炎症性肠病（如克罗恩病和溃疡性结肠炎）的发病和进展有何关联？肠道微生物组可能包含重要的线索，揭示炎症性肠病如何发展和进展——以及哪种治疗方法最适合个体患者。
6月27日的世界微生物组日也强调了微生物对健康和疾病的重要性。MikrobiomProCheck合作项目正在研究如何将这些知识应用于医学，该项目有比勒费尔德大学和OWL大学医院的研究人员参与。北莱茵-威斯特法伦州政府和欧盟为该项目提供了约340万欧元的资金支持。
识别相关性和模式
该项目的目标是使微生物组数据可用于研究和治疗。多特蒙德的莱布尼茨分析科学研究所（ISAS）多维组学数据分析研究小组负责人Robert Heyer教授协调这一合作项目。作为比勒费尔德大学生物技术中心（CeBiTec）的生物信息学教授和研究小组负责人，Heyer将微生物组描述为一个汇聚大量信息的数据空间。
研究人员正在寻找模式：肠道中存在哪些微生物？它们执行哪些功能？这些信息如何与疾病、治疗效果和患者之间的个体差异相关？"这些相关性非常复杂，只能通过数据驱动和基于人工智能的方法进行系统分析，"Heyer表示。从长远来看，此类分析可能有助于以更温和的方式监测疾病进程。在某些情况下，未来可能仅需粪便样本就足够，而不必反复进行结肠镜检查。同时，这些分析旨在指出哪些药物可能特别适合哪些患者。
临床数据、分子分析和生物信息学评估相互结合
仅凭粪便样本尚不能为医疗决策提供依据。只有当临床数据、分子分析和生物信息学评估结合在一起时，才能识别出可能与诊断、治疗和疾病监测相关的模式。在临床研究中，OWL大学医院和埃森大学医院紧密合作。
在OWL大学医院儿科和青少年医学大学诊所，Eckard Hamelmann教授和Patricia Maasjosthusmann博士正在研究6至17岁的年轻炎症性肠病患者以及健康对照组。"特别关注儿童和青少年可以帮助我们更好地了解肠道微生物组的早期变化，"Heyer表示。炎症性肠病通常在年轻时就开始发病。
埃森大学医院负责为研究招募成年患者和对照组。从所有患者身上在多个时间点收集粪便样本和相关的信息——例如关于饮食和生活方式的信息。在项目联盟内，这些数据被汇编和分析，以调查影响疾病进程的因素。
为AI支持的分析选择数据
样本转化为数据：CeBiTec组学核心设施的Tobias Busche博士为这一过程贡献了比勒费尔德大学的基因组分析专业知识。测序可以确定样本中存在哪些微生物遗传信息以及可能与之相关的生物功能。这揭示了肠道微生物组的组成及其成分可能执行的任务。
下一步是在这些数据中识别特定模式。比勒费尔德大学技术学院的Alexander Sczyrba教授正在开发生物信息学方法，使这些大量数据能够被系统分析。这使研究人员能够识别微生物组中可能与疾病相关的哪些变化，以及哪些数据适合进一步的AI支持分析。CeBiTec的de.NBI云（提供灵活的计算和存储基础设施）也用于此目的。
在MikrobiomProCheck中，临床研究、基因组分析和生物信息学评估紧密相连。对于比勒费尔德大学"数据驱动世界中的微生物学——微生物组和可持续生物生产"（MDDW）重点研究领域的发言人兼CeBiTec科学主任Volker Wendisch教授来说，该项目体现了该重点研究领域的方法："该项目具有跨学科性、数据驱动性，并旨在将微生物学见解转化为具体应用。"他表示，这也是MDDW的重点：将微生物学、大量数据、生物信息学方法和面向应用的研究问题结合起来。
Robert Heyer教授表示："MikrobiomProCheck的特别之处在于其方法的广度：我们不是孤立地看待肠道微生物组，而是将临床数据、分子分析和生物信息学结合起来。这使我们能够研究仅使用单一方法几乎无法察觉的相关性。"
项目概述
MikrobiomProCheck是一个横跨北莱茵-威斯特法伦州的广泛基础、跨学科研究项目：例如，比勒费尔德大学的Evangelische Klinikum Bethel - OWL大学医院（Eckard Hamelmann教授、Patricia Maasjosthusmann博士）和埃森大学医院（Claudia Veltkamp教授）负责涉及10至20名年轻患者和100名成年炎症性肠病患者以及同等数量健康参与者的研究所。
比勒费尔德大学的衍生公司Biofidus AG和ISAS（Albert Sickmann教授）负责粪便样本的分子分析。微生物组与免疫系统之间相互作用的分析在埃森大学医院进行（Astrid Westendorf教授、Alexandra Mekes-Adamczyk博士）。Lead Discovery Center GmbH正在开发一种筛选方法，以研究治疗药物与肠道微生物组之间的相互作用。
ISAS（Robert Heyer教授）与波恩大学（Martin Hofmann-Apitius教授、Marie-Christine Simon教授、Alpha Tom Kodamullil博士）和比勒费尔德大学（Alexander Sczyrba教授、Tobias Busche博士）共同负责基于人工智能的微生物组分析和数字基础设施的建立。
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