Kiedy podejmujemy decyzje dotyczące odżywiania i diety, najczęściej koncentrujemy się na korzyściach dla serca lub mózgu. Tymczasem zdrowie jelit często pozostaje na dalszym planie, mimo że całe branże, takie jak probiotyki czy suplementy wspierające trawienie, koncentrują się wokół tego tematu. Warto jednak zastanowić się, czy zdrowie układu pokarmowego nie powinno być priorytetem, zwłaszcza biorąc pod uwagę jego ścisłe powiązania z innymi kluczowymi organami w naszym organizmie.
Wyobraź sobie społeczność składającą się z trylionów mikroorganizmów, które żyją w harmonii w twoim układzie trawiennym. To właśnie mikrobiom – unikalny ekosystem, który różni się u każdej osoby w zależności od czynników genetycznych i środowiskowych. Jego złożoność sprawia, że diagnozowanie problemów zdrowotnych związanych z jelitami bywa trudne, szczególnie gdy pojawiają się nowe zmienne. Co więcej, badania wskazują, że aż 90% wszystkich chorób może mieć swoje źródło w stanie zdrowia mikrobiomu.
Z tego powodu naukowcy z National Center for Supercomputing Applications oraz Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign wykorzystują innowacyjne technologie, takie jak platforma Illinois Computes, do mapowania mikrobiomu i tworzenia spersonalizowanych planów żywieniowych. Dzięki narzędziom, takim jak Jupyter Notebook oraz Illinois Computes Research Notebooks (ICRN), zespół badawczy pod kierownictwem Davida Bianchiego opracował analizy metabolomiczne, które umożliwiają prowadzenie precyzyjnych badań nad różnymi produktami żywieniowymi, w tym kukurydzą, pszenicą czy cytrusami.
„Od Hipokratesa po liderów ruchu ajurwedyjskiego powtarza się pewna istotna myśl: 'Jeśli nie traktujesz jedzenia jako lekarstwa, możesz wkrótce traktować lekarstwo jako jedzenie.’ Codzienne wybory żywieniowe mają ogromny wpływ na nasze zdrowie. Dzięki naszym badaniom chcemy umożliwić ludziom odkrycie potencjału ich unikalnego mikrobiomu, co przełoży się na lepsze zdrowie i spersonalizowane plany diety” – mówi David Bianchi, naukowiec z NCSA zajmujący się genomiką.
Badacze zamierzają stworzyć platformy żywieniowe, które pomogą specjalistom projektować indywidualne diety oraz przepisywać pre- i probiotyki dostosowane do specyfiki mikrobiomu każdej osoby oraz jej celów zdrowotnych. Ponadto, stworzenie bazy danych metabolitów mogłoby znacząco usprawnić metody diagnozy oraz poprawić jej wyniki.
Prace te realizowane są we współpracy z laboratorium profesora Isaaca Canna z Carl R. Woese Institute for Genomic Biology, a także z zespołem naukowców z NCSA, w skład którego wchodzą Weihao Ge, Misael Trigo i Christina Fliege. W projekcie bierze udział także Andrew Robinson, student uczestniczący w programie SPIN (Students Pushing INnovation), który buduje interaktywny pulpit nawigacyjny do wizualizacji wyników badań. Część jego pracy jest wspierana przez Healthcare Innovation Program Office (HIPO), który dostarcza narzędzia i technologie wspierające rozwój innowacji w dziedzinie zdrowia.
Platforma Illinois Computes odegrała kluczową rolę w dostarczaniu narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia tych badań. „Illinois Computes okazało się niezwykle pomocne w umożliwieniu współpracy oraz stworzeniu dedykowanych narzędzi, które pozwalają badaczom z laboratorium Cann analizować i odkrywać ukryte dane w obszernych zbiorach danych omicznych” – podkreśla Bianchi. Dodał także, że współpraca między naukowcami i studentami przyczyniła się do opracowania rozwiązań, które można dostosowywać do przyszłych projektów badawczych.
Oprócz zastosowań w zdrowiu, platforma Illinois Computes wspiera także inne dziedziny, takie jak analiza łańcuchów dostaw, rozwój obliczeń sztucznej inteligencji czy tworzenie wizualizacji dla wystąpień artystycznych. Dzięki elastyczności i dostępności tej technologii naukowcy mogą efektywnie realizować ambitne projekty badawcze, takie jak te skupiające się na mikrobiomie.
