系统生物学揭示了婴儿在生命第1周的详细发育轨迹

新生儿生命的第一周是一个快速生物学变化的时期，因为婴儿适应生活在子宫外，突然暴露于新的细菌和病毒。然而令人惊讶的是，对这些早期变化知之甚少。由波士顿儿童医院共同领导的一项国际研究开创了一项技术，可以从少量新生儿血液中获取大量数据，创造了迄今为止最详细的会计。

今天发表在Nature Communications上的这项研究描述了新生儿第一周的分子变化，包括基因的开启，蛋白质的制造以及代谢物的变化。它为新生儿的第一周建立了共同的发展途径，为进一步了解新生儿健康，特别是疫苗对新生儿的影响提供了基线。

“世界上大多数感染都发生在生命早期，新生儿的易感性和最差结果最为明显，”波士顿儿童医院精密疫苗项目主任，该论文的高级作者Ofer Levy博士说。“这项工作为生命第一周的健康和疾病提供了宝贵的窗口。”该研究小组包括扩大免疫联盟计划(EPIC)的成员，这是一项国际合作，采用系统生物学方法来了解早期疫苗的作用。Levy与伦敦卫生与热带医学学院(LSHTM)和冈比亚医学研究委员会(MRC)的博士，博士，以及不列颠哥伦比亚大学(UBC)的Tobias Kollmann博士合作。建立财团，其精确疫苗计划的行政中心。

小样，大知识

以前收集新生儿发育数据的努力受限于从小新生儿获得足够大的血液样本的挑战。该团队采用新技术克服了这一挑战，与领导RNA分析的UBC博士Robert Hancock和领导蛋白质组学分析的Boston Children's博士Hanno Steen合作。使用复杂的软件分析来自不到半茶匙血液的复杂数据，Hancock的UBC实验室和Scott Tebbutt博士在第一周发现了数千个变化，包括基因表达和免疫防御成分的变化，如干扰素，中性粒细胞功能和补体途径。

“我们证明，有可能在资源贫乏的环境中招募新生儿，获取少量血液，加工，运输，进行系统生物学分析并整合结果 - 将大数据转化为知识，”Levy说。“我们分析的关键是将第1天，第3天和第7天的每个新生儿与出生当天的基线状况进行比较。那时我们发现了由发育驱动的显着的分子变化。”

洲际努力

研究人员首先获得了村里长老的许可，并通过Mandinka，Fula和Wolof等当地语言的母亲的知情同意，与来自西非冈比亚的一群婴儿一起试行了他们的系统生物学方法。然后，他们通过巴布亚新几内亚医学研究所的William Pomat博士和西澳大利亚大学的Anita van den Biggela博士招募的第二组澳大利亚新生儿验证了他们的方法。

两个独立的队列展示了一个共同的，高度动态的发展轨迹。研究结果表明，这些变化并非随机发生，而是遵循年龄特定的途径。

“这一共同的发展轨迹令人兴奋，因为它让我们可以就不同人群之间的差异以及疫苗等生物医学干预对发展的影响提出更大的问题，”利维说。

在早年生活中优化疫苗

该研究为早年生活中的健康和疾病建立了基线，可以帮助衡量对关键医疗干预措施的反应以及饮食，疾病和孕产妇健康等因素的影响。Levy对研究免疫的影响特别感兴趣。新生儿对免疫接种的反应与老年人的反应不同，需要学习很多东西以优化早期疫苗的使用和益处。

“目前，大多数疫苗是通过反复试验开发的，”Levy说。“我们寻求对早期疫苗功能的深入分子洞察，以便我们能够更好地开发未来的婴儿疫苗。”

该研究部分由NIH国家过敏和传染病研究所支持，作为人类免疫学项目联盟(5U19AI118608-02)和精确疫苗计划的一部分。共同的第一作者是UBC的Amy Lee，Casey Shannon和Nelly Amenyogbe;丹麦奥尔堡大学的Tue Bennike;LSTHM / MRC-Gambia的波士顿儿童和Olubukola(“Bukky”)Idoko的Joann Diray-Arce。共同资深的作者是van den Biggelaar，Steen，Tebbutt，Kampmann，Levy和Kollmann。