Publications on Parma Microbiota Project
TAXONOMIC AND METABOLIC DEVELOPMENT OF THE HUMAN GUT MICROBIOME ACROSS LIFE STAGES: A WORLDWIDE METAGENOMIC INVESTIGATION
Leonardo Mancabelli, Christian Milani, Rosita De Biase, Fabiana Bocchio, Federico Fontana, Gabriele Andrea Lugli, Giulia Alessandri, Chiara Tarracchini, Alice Viappiani, Flora De Conto, Antonio Nouvenne, Andrea Ticinesi, Ovidio Bussolati, Tiziana Meschi, Rossana Cecchi, Francesca Turroni, Marco Ventura
Abstract
The human gut microbiota is a dynamic community of microorganisms that undergo variable changes over the entire life span. To thoroughly investigate the possible fluctuations of the microbiota throughout human life, we performed a pooled analysis of healthy fecal samples across different age groups covering the entire human life span. Our study integrated data from 79 publicly available studies and new stool samples from an Italian cohort, i.e., the Parma Microbiota project, resulting in 6,653 samples processed through the shotgun metagenomic approach. This approach has allowed species-level taxonomic reconstruction of the gut microbiota and investigation of its metabolic potential across the human life span. From a taxonomic point of view, our findings confirmed and detailed at species-level accuracy that the microbial richness of the gut microbiota gradually increases in the first stage of life, becoming relatively stable during adolescence. Moreover, the analysis identified the potential core microbiota representative of distinct age groups, revealing age-related bacterial patterns and the continuous rearrangement of the microbiota in terms of relative abundances across the life span rather than the acquisition and loss of taxa. Furthermore, the shotgun approach provided insights into the functional contribution of the human gut microbiome. The metagenomic analysis revealed functional age-related differences, particularly in carbohydrate and fiber metabolism, suggesting a co-evolution of the microbiome assembly with diet. Additionally, we identified correlations between vitamin synthesis, such as thiamine and niacin, and early life, suggesting a potential role of the microbiome in human physiology, in particular in the functions of the host's nervous and immune systems.
SVILUPPO TASSONOMICO E METABOLICO DEL MICROBIOMA INTESTINALE UMANO NELLE VARIE FASI DELLA VITA: UN'INDAGINE MONDIALE SUL METAGENOMICO
Abstract
Il microbiota intestinale umano è una comunità dinamica di microrganismi che subiscono cambiamenti variabili nel corso dell'intera vita. Per indagare a fondo le possibili fluttuazioni del microbiota nel corso della vita umana, abbiamo eseguito un'analisi combinata di campioni fecali sani in diverse fasce d'età che coprono l'intera durata della vita umana. Il nostro studio ha integrato i dati di 79 studi disponibili al pubblico e nuovi campioni di feci da una coorte italiana, cioè il progetto Parma Microbiota, che ha portato a 6.653 campioni trattati con l'approccio metagenomico shotgun. Questo approccio ha permesso la ricostruzione tassonomica del microbiota intestinale a livello di specie e l'indagine sul suo potenziale metabolico nel corso della vita umana. Dal punto di vista tassonomico, i nostri risultati hanno confermato e dettagliato a livello di specie che la ricchezza microbica del microbiota intestinale aumenta gradualmente nella prima fase della vita, diventando relativamente stabile durante l'adolescenza. Inoltre, l'analisi ha individuato il potenziale microbiota centrale rappresentativo di gruppi d'età distinti, rivelando i modelli batterici legati al l'età e il continuo riarrangiamento del microbiota in termini di abbondanza relativa nel corso della vita piuttosto che l'acquisizione e la perdita di taxa. Inoltre, l'approccio shotgun ha fornito informazioni sul contributo funzionale del microbiome intestinale umano. L'analisi metagenomica ha rivelato differenze funzionali legate all'età, in particolare nel metabolismo dei carboidrati e delle fibre, suggerendo una co-evoluzione dell'assemblaggio del microbioma con la dieta. Inoltre, abbiamo identificato correlazioni tra la sintesi di vitamine, come tiamina e niacina, e la prima vita, suggerendo un potenziale ruolo del microbiome nella fisiologia umana, in particolare nelle funzioni dei sistemi nervoso e immunitario dell'ospite.