Riepilogo: un nuovo studio fornisce nuove informazioni sulla relazione tra il microbioma umano e l’autismo.
Usando un approccio computazionale innovativo, i ricercatori hanno rianalizzato set di dati precedenti, trovando una firma microbica unica negli individui autistici che potrebbe aiutarli a distinguerli dagli individui neurotipici. Questo studio non solo fa luce sulle sconcertanti radici biologiche dell’autismo, ma sottolinea anche la necessità di future ricerche approfondite ea lungo termine.
L’approccio globale dello studio può anche rivelarsi determinante per indagare su altre condizioni complesse in cui il microbioma può svolgere un ruolo, come la depressione, il morbo di Parkinson e il cancro.
Aspetti principali:
- La nuova ricerca utilizza un approccio computazionale unico per rianalizzare 25 set di dati precedentemente pubblicati relativi al microbioma, rivelando una firma microbica distintiva negli individui autistici.
- La ricerca ha anche sottolineato l’importanza di studi a lungo termine che prevedono interventi per fornire informazioni sulla relazione causa-effetto tra il microbioma e l’autismo.
- Sorprendentemente, lo studio ha scoperto sovrapposizioni tra i microbi associati all’autismo e quelli identificati in un recente studio a lungo termine sul trapianto di microbiota fecale, fornendo una convalida esterna dei risultati.
Fonte: Fondazione Simons
Le radici biologiche dell’autismo continuano a lasciare perplessi i ricercatori, nonostante un numero crescente di studi esamini una gamma crescente di dati genetici, cellulari e microbici.
Di recente, gli scienziati si sono concentrati su una nuova e promettente area di interesse: il microbioma. È stato dimostrato che questa collezione di microbi che abitano l’intestino umano gioca un ruolo nell’autismo, ma i meccanismi di questo legame sono rimasti inondati di ambiguità.
Adottando un nuovo approccio computazionale al problema, uno studio pubblicato oggi su Nature Neuroscience getta nuova luce sulla relazione tra microbioma e autismo .
Questa ricerca – che ha avuto origine presso l’Autism Research Initiative (SFARI) della Simons Foundation e ha comportato una rianalisi innovativa di dozzine di set di dati precedentemente pubblicati – si allinea con un recente studio a lungo termine su individui autistici incentrato su un intervento di trattamento incentrato sul microbioma.
Questi risultati sottolineano anche l’importanza degli studi longitudinali nel chiarire l’interazione tra il microbioma e condizioni complesse come l’autismo.
“Siamo stati in grado di armonizzare dati apparentemente disparati provenienti da diversi studi e trovare un linguaggio comune con cui unirli. Con questo, siamo stati in grado di identificare una firma microbica che distingue gli individui autistici da quelli neurotipici in molti studi”, afferma Jamie Morton, uno degli autori corrispondenti dello studio, che ha iniziato questo lavoro mentre era ricercatore post-dottorato presso la Simons Foundation ed è ora un ricercatore indipendente consulente.
“Ma il punto più importante è che andando avanti, abbiamo bisogno di solidi studi a lungo termine che esaminino quanti più set di dati possibili e capiscano come cambiano quando c’è un intervento [terapeutico]”.
Con 43 autori, questo studio ha riunito i leader della biologia computazionale, dell’ingegneria, della medicina, dell’autismo e del microbioma provenienti da istituzioni del Nord America, del Sud America, dell’Europa e dell’Asia.
“L’enorme numero di campi e aree di competenza in questa collaborazione su larga scala è degno di nota e necessario per ottenere un quadro nuovo e coerente dell’autismo”, afferma Rob Knight, direttore del Center for Microbiome Innovation presso l’Università della California di San Diego. e un coautore dello studio.
L’autismo è intrinsecamente complesso e gli studi che tentano di individuare specifici microbi intestinali coinvolti nella condizione sono stati confusi da questa complessità.
In primo luogo, l’autismo si presenta in modi eterogenei: gli individui autistici differiscono l’uno dall’altro geneticamente, fisiologicamente e comportamentalmente. In secondo luogo, il microbioma presenta difficoltà uniche.
Gli studi sul microbioma in genere riportano semplicemente le proporzioni relative di microbi specifici, richiedendo statistiche sofisticate per capire quali cambiamenti della popolazione microbica sono rilevanti per una condizione di interesse. Questo rende difficile trovare il segnale tra il rumore.
A rendere le cose più complicate, la maggior parte degli studi fino ad oggi sono state istantanee una tantum delle popolazioni microbiche presenti negli individui autistici.
“Un singolo punto temporale è solo così potente; potrebbe essere molto diverso domani o la prossima settimana”, afferma la coautrice dello studio Brittany Needham, assistente professore di anatomia, biologia cellulare e fisiologia presso la Indiana University School of Medicine.
“Volevamo affrontare la questione in continua evoluzione di come il microbioma sia associato all’autismo e abbiamo pensato, ‘torniamo ai set di dati esistenti e vediamo quante informazioni potremmo essere in grado di ricavarne'”, afferma l’autore corrispondente. Gaspar Taroncher-Oldenburg, direttore di Therapeutics Alliances presso la New York University, che ha avviato il lavoro con Morton mentre era consulente residente per SFARI.
Nel nuovo studio, il team di ricerca ha sviluppato un algoritmo per analizzare nuovamente 25 set di dati precedentemente pubblicati contenenti microbioma e altre informazioni “omiche” – come l’espressione genica, la risposta del sistema immunitario e la dieta – da coorti sia autistiche che neurotipiche.
All’interno di ogni set di dati, l’algoritmo ha trovato le coppie di individui autistici e neurotipici meglio abbinati in termini di età e sesso, due fattori che possono tipicamente confondere gli studi sull’autismo.
“Piuttosto che confrontare i risultati medi di coorte all’interno degli studi, abbiamo trattato ogni coppia come un singolo punto dati, e quindi siamo stati in grado di analizzare simultaneamente oltre 600 coppie di controllo ASD corrispondenti a una coorte de facto di oltre 1.200 bambini”, afferma Taroncher-Oldenburg.
“Da un punto di vista tecnico, ciò ha richiesto lo sviluppo di nuove metodologie computazionali”, aggiunge. Il loro nuovo approccio computazionale ha permesso loro di identificare in modo affidabile i microbi che hanno abbondanze diverse tra ASD e individui neurotipici.
Con sorpresa dei ricercatori, la loro analisi ha identificato percorsi metabolici specifici dell’autismo associati a particolari microbi intestinali umani. È importante sottolineare che questi percorsi sono stati osservati anche altrove negli individui autistici, dai loro profili di espressione genica associati al cervello alle loro diete.
“Non avevamo mai visto prima questo tipo di chiara sovrapposizione tra le vie metaboliche umane e microbiche nell’autismo”, afferma Morton.
Ancora più sorprendente è stata una sovrapposizione tra i microbi associati all’autismo e quelli identificati in un recente studio sul trapianto di microbiota fecale a lungo termine condotto da James Adams e Rosa Krajmalnik-Brown presso il Biodesign Center for Health Through Microbiomes dell’Arizona State University.
“Un altro paio di occhi ha guardato questo, da una lente diversa, e ha convalidato le nostre scoperte”, afferma Krajmalnik-Brown, che non è stato coinvolto nello studio pubblicato oggi.
“Ciò che è significativo di questo lavoro non è solo l’identificazione delle firme principali, ma anche l’analisi computazionale che ha identificato la necessità che studi futuri includano misurazioni e controlli longitudinali attentamente progettati per consentire un’interpretazione affidabile”, afferma Kelsey Martin, vicepresidente esecutivo di SFARI e la Simons Foundation Neuroscience Collaborations, che non era coinvolta nello studio.
“Andando avanti, abbiamo bisogno di più studi a lungo termine che prevedano interventi, in modo da poter arrivare a causa ed effetto”, afferma Morton. Taroncher-Oldenburg, che cita i problemi di conformità spesso affrontati dagli studi tradizionali a lungo termine, suggerisce che i progetti di studio potrebbero tenere conto in modo più efficace delle realtà del campionamento microbiologico a lungo termine degli individui autistici.
“Le restrizioni pratiche e cliniche devono informare le statistiche e ciò informerà il disegno dello studio”, afferma. Inoltre, sottolinea che gli studi a lungo termine possono rivelare intuizioni sia sul gruppo che sull’individuo, nonché su come quell’individuo risponde a specifici interventi nel tempo.
È importante sottolineare che i ricercatori affermano che questi risultati vanno oltre l’autismo. L’approccio qui esposto potrebbe essere impiegato anche in altre aree della biomedicina che da tempo si sono rivelate impegnative.
“Prima di questo, avevamo il fumo che indicava che il microbioma era coinvolto nell’autismo, e ora abbiamo il fuoco. Possiamo applicare questo approccio a molte altre aree, dalla depressione al morbo di Parkinson al cancro, dove pensiamo che il microbioma abbia un ruolo, ma dove non sappiamo ancora esattamente quale sia il ruolo”, afferma Knight.
Informazioni su questa notizia sulla ricerca sull’autismo
Autore: Anastasia Greenebaum
Fonte: Simons Foundation
Contatto: Anastasia Greenebaum – Simons Foundation
Immagine: L’immagine è accreditata a Neuroscience News
Ricerca originale: accesso aperto.
” L’analisi multilivello dell’asse intestino-cervello mostra i profili molecolari e microbici associati al disturbo dello spettro autistico ” di Jamie Morton et al. Natura Neuroscienze
Astratto
L’analisi multilivello dell’asse intestino-cervello mostra i profili molecolari e microbici associati al disturbo dello spettro autistico
Il disturbo dello spettro autistico (ASD) è un disturbo del neurosviluppo caratterizzato da disturbi cognitivi, comportamentali e comunicativi eterogenei.
L’interruzione dell’asse intestino-cervello (GBA) è stata implicata nell’ASD sebbene con una riproducibilità limitata tra gli studi.
In questo studio, abbiamo sviluppato un algoritmo di classificazione differenziale bayesiana per identificare i profili molecolari e taxa associati all’ASD in 10 set di dati di microbioma trasversali e altri 15 set di dati, inclusi modelli dietetici, metabolomica, profili di citochine e profili di espressione genica del cervello umano.
Abbiamo trovato un’architettura funzionale lungo il GBA che correla con l’eterogeneità dei fenotipi ASD, ed è caratterizzata da profili di aminoacidi, carboidrati e lipidi associati all’ASD prevalentemente codificati da specie microbiche nei generi Prevotella, Bifidobacterium, Desulfovibrio e Bacteroides e correla con il cervello cambiamenti di espressione genica, modelli dietetici restrittivi e profili di citochine pro-infiammatorie.
L’architettura funzionale rivelata nelle coorti di pari età e sesso non è presente nelle coorti di pari livello. Mostriamo anche una forte associazione tra cambiamenti temporali nella composizione del microbioma e fenotipi ASD.
In sintesi, proponiamo un framework per sfruttare set di dati multi-omici da coorti ben definite e indagare su come il GBA influenza l’ASD.
Fonte: www.neurosciencenews.com