Search

16S rRNS marķiergēna sekvencēšana ir viena no plašāk izmantotākajām un lētākajām mikrobioma taksonomiskā profila rekonstruēšanas metodēm. Taču, īso sekvencēšanas nolasījumu dēļ, visi gēna mainīgie reģioni nevar tikt nolasīti vienlaicīgi, bet tos nolasot atsevišķi zūd katra atsevišķā reģiona sasaiste ar pārējiem molekulas reģioniem kā arī par katru var tikt iegūts atšķirīgs datu apjoms, kas ierobežo kopējo mikrobioma kopas profilēšanas izšķirtspēju. Šajā darbā tiek aplūkota varbūtiskās rekonstrukcijas algoritma pieeja, kura izmanto vairāku 16S rRNS gēna reģionu noleases datus un maksimālās iespējamības varbūtisko algoritmu mikrobioma taksonomiskā profila rekonstrukcijai. Izmantojot Short MUltiple Reads Framework (SMURF) python implementācijas “Q2-SIDLE” 16S rRNS gēna reģionu rekonstrukcijas algoritmu un Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā pieejamās Atlantijas lašu (Salmo salar) zarnu mikrobioma paraugu 16S rRNS gēna sešu variablo reģionu gēnu sekvences nolasījumus, tika veikta mikrobioma rekonstrukcija un noteikta tajā esošo mikroorganismu taksonomiskā piederība un sadalījums. Iegūtie rezultāti tika salīdzināti ar 16S rRNS divu variablo reģionu mikrobioma rekonstrukcijas rezultātiem, kas iegūts no tiem pašiem mikrobioma datiem. Iegūtie rezultāti apstiprināja hipotēzi, ka vairāku mainīgo reģionu apvienošana samazina efektu, kad atsevišķi reģioni viena mikroorganisma ietvaros tiek nolasīti dažādā daudzumā un ļauj noteikt precīzāku mikroorganismu taksonomisko piederību gan ģints, gan sugas līmenī., Sequencing of the 16S rRNA marker gene is one of the most widely used and inexpensive methods for reconstructing the taxonomic profile of a microbiome. However, due to the short sequencing reads, different variable RNA regions within a single microorganism can’t be read simultaneously, but when RNA regions are read separately there is a loss of a linkage between rest of the gen regions and varying amounts of data is obtained from regions, which are limiting factors that limits the profiling resolution of the total microbiome set. In this work, the probabilistic reconstruction algorithm approach, which uses multiple regions of the 16S rRNA gene and the maximum likelihood probabilistic framework for reconstruction of the microbiome taxonomic profile, is considered. Python implementation “Q2-SIDLE” of 16S rRNA gene region reconstruction algorithm short MUltiple Reads Framework (SMURF) and 16S rRNA gene variable region gene sequences of the Atlantic salmon (Salmo salar) intestinal microbiome samples available at the Latvian Biomedical Research and Study Center was used for microbial reconstruction, taxonomic assignment and to determine distribution of microorganisms. The obtained results were compared with the reconstruction data of two variable regions 16S rRNA from the same samples of Atlantic salmon. The results confirmed the hypothesis that the combination of several variable regions reduces the effect that the regions within a single microorganism are read in different numbers and allows to determine more accurately the taxonomic affiliation of microorganisms at both genus and species level.

Neseni pētījumi ir apliecinājuši asins mikrobioma klātesamību veselos cilvēkos, tomēr tā izcelsme vēl ir neskaidra. Maģistra darba mērķis bija noskaidrot asins mikrobioma kompozīciju, potenciālo izcelsmi un dinamiku laika gaitā veseliem indivīdiem. Asins mikrobioma izcelsmes noskaidrošanai 10 veseliem indivīdiem ievāca pilnasins paraugus un ādas, maksts, mutes un fēču mikrobioma uztriepes. Pilnasins un fēču paraugus ievāca no diviem laika punktiem ar 3 mēnešu intervālu. Ar 16S rRNS gēna V3-V4 reģiona analīzi noteica to taksonomisko sastāvu. Noskaidrojās, ka asins mikrobioms ir unikāls - tajā izteikti dominē Proteobacteria tipa Pseudomonas ģints pārstāvji, un vienlaikus tā potenciālā izcelsme daļēji varētu būt no ādas mikrobioma. Pētījuma dalībniekiem 3 mēnešu laika periodā asins un fēču mikrobioms saglabāja stabilitāti. Darbs izstrādāts no 06.2020. līdz 05.2021. Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā., Recent studies have confirmed the presence of a blood microbiome in healthy people, but its origin is still unclear. The aim of the master's thesis was to analyse the composition, potential origin, and dynamics of the blood microbiome in healthy individuals. To determine the origin of the blood microbiome, whole blood samples and skin, vaginal, oral, and faecal microbiome swabs were collected from 10 healthy individuals. Whole blood and faecal samples were collected from two time points with 3 month interval. Taxonomic composition was determined by 16S rRNA gene’s V3-V4 region analysis. The blood microbiome is unique - it is strongly dominated by members of the Pseudomonas genus of the Proteobacteria phylum, and at the same time it could be partly originated from the skin microbiome. In the study participants, the blood and faecal microbiome remained stable during the analysed 3 months. The work was developed at Latvian Biomedical Research and Study Centre from 06.2020. to 05.2021.

Ievads. Agrīna mikrobiotas attīstība ietekmē gan imūnsistēmas nobriešanu, gan dažādu patoloģiju, kā, piemēram, alerģijas, infekciju un citu slimību attīstību bērnībā, tāpēc nepieciešams identificēt mikrobiotas sastāva atšķirības un to ietekmējošos agrīnos riska faktorus bērniem. Darba mērķis. Pētīt fēču mikrobiotas sastāvu pirmsskolas vecuma bērniem un analizēt to ietekmējošos faktorus. Materiāli un metodes. Šķērsgriezuma pētījums veikts primārajos veselības aprūpes centros. Bērnu (līdz piecu gadu vecumam) vecākiem tika lūgts aizpildīt anketu (demogrāfiskie dati, dzimšanas veids, barošana pirmajā dzīves gadā, antibakteriāla terapija mātei laktācijas laikā, ģimenes dati) un atnest bērna fēču paraugu. No parauga tika izdalīts ģenētiskais materiāls un veikta 16S rRNS gēna sekvenēšana, identificējot paraugā esošās baktēriju taksonomiskās vienības līdz sugu līmenim. Fēču mikrobiotas sastāvs (mediānie sekvenču nolasījumi) un daudzveidība (Šenona indekss) analizēta bērniem ar dažādiem to ietekmējošiem faktoriem. Statistiskā analīze veikta izmantojot Manna-Vitneja testu (Mann-Whitney), Spīrmena korelāciju, kā arī aprakstošo statistiku. Rezultāti. Pētījumā iekļauti 60 bērni (42% meitenes) – zīdaiņi līdz 12 mēnešu vecumam (mediāna 3,50 mēneši (starpkvartīļu diapazons (SKD) 2,50 – 6,00)) un bērni vecumā no viena līdz pieciem gadiem (mediāna 23,00 mēneši (SKD 15,50 – 48,00)). Kopumā izdalītajā baktēriju ģenētiskajā materiālā tika veikti vidēji 295977,75 sekvenču nolasījumi viena indivīda paraugā (SD ±184490,95, mediāna 303893,50). Kopumā fēču paraugos tika identificēti 25 baktēriju nodalījumi, 584 ģintis un 532 sugas (paraugā vidēji 304,87 sugas, SD ±79,72; mediāna 305,50). Zīdaiņiem dominējošās bija Bifidobacterium, Enterobacter un Escherichia ģintis, bet pirmsskolas vecuma bērniem - Bacteroides, Blautia un Ruminococcus. Ekskluzīvi ar krūti barotiem bērniem mikrobiotā dominēja Blautia un Ruminococcus ģintis, ar jauktu uzturu barotiem – Enterobacter un Serratia ģintis. Vidējais Šenona indekss kopējā paraugā bija 2,12 (SD ±0,44; mediāna 2,15), bet sešiem bērniem šis indekss bija, Introduction. Early development of microbiota affects both the maturation of the immune system and various patologies, such as allergics, infections and other diseases children develop in childhood, so it is necessary to identify differences in the composition of the microbiota and the potential early risk factors for their occurrence in children. Objective. To study the composition of the intestinal microbiota in preschool children and to analyze the factors influencing it. Materials and methods. The cross-sectional study was performed in primary health care centers. Parents of children (under five years of age) were asked to fill in a questionnaire (demographic data, type of birth, feeding in the first year of life, antibacterial therapy for the mother during lactation, family data) and bring a sample of the child's faeces. Genetic material was isolated from the sample and the 16S rRNA gene sequencing was performed to identify the bacterial taxonomic units up to the species level. The composition (median reads) and diversity (Shannon index) of the faecal microbiota were analyzed in children according to various influencing factors. Statistical analysis was performed by using the Mann-Whitney test, Spearman rank correlation, as well as descriptive statistics. Results. The study included 60 children (42% of girls) - infants up to 12 months of age (median 3,50 months (interquartile range 2,50 – 6,00)) and children aged one to five years (median 23,00 months (interquartile range 15,50 – 48,00)). In total, an average of 295977,75 reads were performed on a single individual sample (SD ±184490,95; median 303893,50) in the isolated bacterial genetic material. In total, 25 bacterial phyla, 584 genera and 532 species were identified in faecal samples (mean 304,87 species in the sample, SD ±79,72; median 305,50). The genera Bifidobacterium, Enterobacter and Escherichia were predominant in infants, but Bacteroides, Blautia and Ruminococcus were predominant in preschool children. The genera Blautia and Ruminococcus dominated the microbiota in exclusively breastfed children, and the genera Enterobacter and Serratia for mixed-fed children. The mean Shannon index in the total sample was 2,12 (SD ±0,44; median 2,15), but for six children this index was

Metformīns ir medikaments, kurš tiek plaši izmantots 2.tipa cukura diabēta (T2D) ārstēšanā un kura lietošanas laikā būtiski izmainās cilvēka zarnu mikrobioma baktēriju daudzveidība. Bakalaura darba mērķis bija raksturot ar metformīna īstermiņa terapiju asociētās taksonomiskās kompozīcijas izmaiņas zarnu mikrobiomā jaundiagnosticētiem T2D pacientiem. No 23 iesaistīto T2D pacientu fēču paraugiem tikai izdalīta mikrobiālā DNS, veikta mazās ribosomālās subvienības gēna (16S rRNS) V3 reģiona taksonomiskās kompozīcijas analīze ar lielapjoma paralēlo sekvenēšanu. Rezultātā novērota statistiski būtiskas atšķirības β-daudzveidībā un fenotipa specifiskas izmaiņu tendences baktēriju iekšējā daudzveidībā. Darbs tika veikts no 11.2016. līdz 05.2018. Latvijas Biomedicīnas un studiju centrā., Metformin is widely used drug for type 2 diabetes mellitus (T2D) treatment with significant impact on bacterial diversity in human gut microbiome. The aim of this work was to characterize changes of taxonomic composition associated with short term metformin treatment of newly diagnosed patients with T2D. Microbial DNA was extracted from stool samples provided by 23 patients and analysis of small ribosomal subunit gene (16S rRNA) V3 region through massive parallel sequencing was performed. Samples showed significant differences in β-diversity and fenotype specific changes in the inner diversity. Work was carried out in Latvian Biomedical Research and Study Centre during the period from 11.2016. to 05.2018.

Helicobacter pylori ir viens no pirmajiem identificētajiem bakteriālajiem karcinogēniem un Eiropas medicīnas pārstāvju izstrādātās vadlīnijas iekļauj eradikācijas shēmu, kurā ietilpst kombinēta plaša spektra antibiotiku pielietošana. Antibakteriālā terapija, it īpaši plaša spektra antibiotiku pielietošana rada risku īstermiņa un ilgtermiņa zarnu trakta mikrobioma disbiozes attīstībai. Maģistra darba mērķis bija noskaidrot Helicobacter pylori kombinētās antibakteriālās terapijas izraisītās ilgtermiņa izmaiņas zarnu trakta mikrobiomā. Pētījuma gaitā tika veikta 45 pacientu 16s rRNS amplikonu analīze, salīdzinot pirms un pēc terapijas iegūtos fēču paraugus. Ilgtermiņa antibakteriālās terapijas ietekme tika novērota atsevišķās, mazākā īpatsvarā sasstopamu taksonomisko grupu relatīvā īpatsvara izmaiņās visos taksonomiskajos līmeņos, norādot uz antibiotiku-inducētu dibiozes attīstības risku., Helicobacter pylori is one of the first identified bacterial carcinogens and the guidelines developed by European medical practitioners include an eradication scheme that includes the use of a combination of broad - spectrum antibiotics. Antibacterial therapy, in particular the use of a broad - spectrum of antibiotics, presents a risk for the development of short-term and long-term gastrointestinal microbial dysbiosis. The aim of the Master's thesis was to investigate long-term changes in the gastrointestinal microbiome caused by Helicobacter pylori combined antibacterial therapy. During research 45-patient analysis of 16s rRNA amplicons was performed comparing pre-and post-treatment fecal samples. The long-term effects of antibacterial therapy were observed in a seperate, in a lesser proportion occurring taxonomic groups at relative rate changes in all taxonomic levels, indicating the risk of developing antibiotic-induced dysbiosis.

Metformīns ir pirmās izvēles medikaments 2. tipa cukura diabēta ārstēšanā. Tam raksturīga variabilitāte terapijas efektivitātē un biežas blaknes. Medikamenta iedarbību var ietekmēt tādi faktori kā mijiedarbība ar zarnu mikrobiomu un gēnu ekspresijas regulācija DNS metilēšanas līmenī. Maģistra darba mērķis bija noskaidrot, kādas izmaiņas metformīns ierosina cilvēka zarnu mikrobioma kompozīcijā un leikocītu metilēšanas profilā. Darbā tika veikta 16S rRNS amplikonu analīze 18 metformīna lietotāju fēču paraugos un DNS metilēšanas novērtēšana 12 indivīdiem. Metformīna ierosinātas izmaiņas gan zarnu mikrobiomā, gan metilēšanas profilā tika novērotas jau pirmo 24 stundu laikā, daļēji skaidrojot iespējamos blakņu cēloņus un pozitīvo efektu pamatā esošos mehānismus. Darbs izstrādāts 06.2015. – 05.2017. Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā., Metformin is a first line agent for treatment of type 2 diabetes. It has high efficacy variability and side effects are common. The effect of medicament can be influenced by such factors as interaction with gut microbiome and regulation of gene expression via DNA methylation. The aim of this work was to investigate the impact of metformin on composition of gut microbiome and methylation profile of leucocytes. Fecal samples from 18 participants were used in 16S rRNA analysis and DNA methylation was evaluated in 12 individuals. Metformin induced changes in gut microbiome and methylation profiles were observed within the first 24 hours, thus partly explaining the possible causes for side effects and mechanisms of positive effects. The work was carried out in the Latvian Biomedical Research and Study Centre during the period 06.2015 – 05.2017.

Metformīns ir plaši lietots medikaments 2. tipa cukura diabēta ārstēšanā. Pastāv hipotēze, ka metformīna ietekme uz organismu daļēji varētu tikt skaidrota ar tā mijiedarbību ar zarnu mikrobiomu. Bakalaura darba mērķis bija noskaidrot, kā metformīns ietekmē zarnu mikrobioma kompozīciju. Darba ietvaros tika izdalīta mikrobiālā DNS no astoņu cilvēku fēču paraugiem, kas bija ievākti dažādos laika posmos no metformīna lietošanas uzsākšanas, un, izmantojot lielapjoma paralēlo sekvenēšanu, veikta 16S rRNS V3 reģiona analīze, lai salīdzinātu mikrobioma kompozīciju. Pēc nedēļu ilgas metformīna lietošanas tika novērotas būtiskas izmaiņas vairāku taksonomisko vienību īpatsvarā un mikrobioma iekšējās daudzveidības samazināšanās. Darbs veikts no 10.2014. līdz 05.2015. Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā., Metformin is widely used for treatment of type 2 diabetes. There is a hypothesis that the effects of metformin are partially explained by its interaction with the gut microbiome. The aim of this work was to investigate the effects of metformin on composition of gut microbiome. In the course of this study the microbial DNA was extracted from stool samples gained from eight individuals in three time points of metformin therapy. After the extraction the analysis of the 16S rRNA V3 region employing massive parallel sequencing was carried out to compare the composition of the microbiome. As the result significant changes in abundances of various taxonomic units and reduced species richness was found after a weeklong metformin therapy. The work was carried out in the Latvian Biomedical Research and Study Centre during the period from 10.2014 to 05.2015.