通过微生物组研究推进个性化营养

在做出关于营养和饮食的决策时，人们往往关注其对心脏或大脑的潜在影响；而微生物群落健康尽管有一个庞大的益生菌和消化辅助产品行业，却常常被忽视。鉴于微生物群落与这两个重要器官的直接联系，是否应该更加重视微生物群落健康？

想象一下，在你的消化系统内部，有数万亿个微生物组成的文明和谐共存。这个微生物组对每个人都是独特的，并且基于许多遗传和环境因素而有很大的差异。微生物群落健康的复杂性通常使得诊断疾病变得困难，尤其是在引入新变量时。事实上，高达90%的疾病可以追溯到微生物群落和微生物组的健康状况。

因此，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和国家超级计算应用中心（NCSA）的研究人员正在利用伊利诺伊州的计算资源开发方法，以绘制微生物组图谱，帮助创建个性化的营养计划。通过伊利诺伊州计算研究笔记本（ICRN）项目中的Jupyter Notebook平台，NCSA基因组学研究科学家大卫·比安奇（David Bianchi）及其研究团队设计了代谢组分析方法，这些方法对于玉米、小麦和柑橘等膳食研究目标来说既可访问又可重复使用。

“正如从希波克拉底到阿育吠陀运动领袖的人类健康先驱所说，‘如果你不把食物当作药物，你可能很快就会把药物当作食物。’我们日常的饮食选择对我们能否过上健康的生活方式有着深远的影响。在这项研究中，我们希望赋予个人解锁其独特微生物组的能力，以实现更好的健康结果，选择真正适合他们的饮食。”

——大卫·比安奇，NCSA基因组学研究科学家

研究人员希望创建个人处方营养平台，帮助医疗专业人员设计饮食计划，并根据每个个体特定的微生物群落微生物组特征和总体健康目标开具不同的益生元和益生菌。此外，开发代谢物鉴定数据库将提高诊断方法和结果的效率。

该研究与卡尔·R·伍斯基因组生物学研究所的伊萨克·坎恩（Isaac Cann）教授实验室以及NCSA的研究人员韦浩·盖（Weihao Ge）、米萨尔·特里戈（Misael Trigo）、克里斯蒂娜·弗利格（Christina Fliege）和本科生安德鲁·罗宾逊（Andrew Robinson）合作进行。罗宾逊是该中心的学生推动创新（SPIN）项目的一员，部分由NCSA的医疗创新项目办公室（HIPO）资助，后者提供了强大的方法、工具和生态系统，以支持医疗保健的进步。

伊利诺伊州计算提供了研究人员进一步研究所需的各种工具。

“伊利诺伊州计算在鼓励这种合作方面发挥了关键作用，使我们能够通过研究笔记本开发针对性工具，让Cann实验室的研究人员能够分析和揭示他们收集的大量组学数据中的隐藏故事。”比安奇说，“这次合作是一个很好的机会，让我们与教授、研究生和本科生一起工作，开发适用于他们的分析工具，并使他们能够自行进一步开发以满足未来项目的需要。”

最近，伊利诺伊州计算加强了供应链研究，提供了访问人工智能计算的机会，帮助创建艺术表演的可视化，并满足校园研究人员对Jupyter平台的可访问需求。比安奇和他的团队成功地将其应用于他们的工作中。

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