爱尔兰高威大学的研究人员创建了世界上最大的数字微生物集合——近25万个计算机模型，以帮助彻底改变我们对人体微生物组及其对健康影响的理解。这项研究发表在《细胞系统》杂志上，主要关注细菌微生物组，即生活在我们体内和体表的细菌群落。
研究团队创建了APOLLO，这是一个包含247,092个高级计算机模型的集合，每个模型代表这些群落中一种独特微生物的独特代谢过程。这个前所未有的数据库将使科学家能够使用软件来研究微生物在人体内的功能以及它们与健康和疾病之间的相互作用，从而加速新的健康发现。这将减少对繁琐的活体生物实验的依赖。
APOLLO涵盖了多个大陆、年龄组和身体部位，是迄今为止创建的最广泛的人类微生物组计算模型集合。该项目建立在该团队过去十年的经验之上，从早期的AGORA（数百个微生物）和AGORA2（数千个微生物）代开始。
研究团队还基于真实样本创建了14,451个个体微生物组社区的计算机模拟，揭示了微生物代谢如何因身体部位、年龄和健康状况而异。APOLLO模拟还预测了与克罗恩病、帕金森病和儿童营养不良相关的关键粪便代谢物，这些见解可能有助于塑造未来的诊断和治疗策略。
这项工作由高威大学数字代谢孪生中心的科学家团队完成，负责人是爱尔兰APC微生物组研究中心（APC Microbiome Ireland）的首席研究员Ines Thiele教授。Thiele教授的研究团队利用计算建模技术推进精准医疗。
APOLLO将如何造福社会：
- 改进诊断：通过识别微生物代谢标记，APOLLO可以帮助开发非侵入性诊断工具，实现更早和更准确的诊断。
- 个性化治疗：模拟可以预测个体微生物组与其饮食、药物和健康状况之间的相互作用。这可能导致优化肠道健康并提高对治疗反应的个性化治疗方案。
- 药物开发和益生菌：有可能设计针对特定疾病的靶向益生菌、益生元和基于微生物组的疗法，以更有效地治疗疾病。
- 公共卫生洞察：通过包括多样化的微生物组，APOLLO提供了全球视角，帮助解决现代生活方式对微生物组健康的影响。这些知识可以指导抗生素使用、饮食和疾病预防等公共卫生政策。
项目科学家Cyrille Thinnes博士表示：“APOLLO标志着在全球范围内进行个性化微生物组建模的一个重要里程碑。我们的微生物组在消化、免疫功能和整体健康方面发挥着至关重要的作用。研究这些微生物对于了解它们如何影响各种条件至关重要，从肠道健康到神经疾病，并开发新的诊断工具、治疗方法和个人化医疗解决方案。”
Ines Thiele教授说：“人体微生物组是健康和疾病的重要参与者，与宿主动态互动。理解这些复杂的相互作用需要尖端技术。我们的研究整合了微生物和人类的数字模型，使我们能够以前所未有的细节探索微生物组在健康中的作用。APOLLO进一步创新，通过纳入微生物组社区，现在可以在全球范围内实现个性化。”
在过去十年中，我们已经从单一通用的人类模型发展到详细考虑性别、生理和个别器官的模型。同样，我们也从几个微生物的模型扩展到覆盖数十万个微生物。这些模型还可以结合有关饮食习惯和健康状况的信息，帮助生成可测试的假设和个人健康建议。APOLLO代表了迈向数字孪生支持的精准医疗的重大一步，使我们更接近为全球个人量身定制健康解决方案。
这项工作由爱尔兰高威大学领导，与爱尔兰、法国和意大利的同事合作完成，合作单位包括科克大学、都柏林大学学院、APC微生物组爱尔兰研究中心、洛林大学和帕多瓦大学。
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