نوشته های Amir Feizi

Volcano Plot-بخش 2

Amir Feizi — Tue, 13 Apr 2021 15:59:48 +0430

در این پست نحوه‌ی رسم گراف ولکانو در زبان برنامه‌نویسی R مرور می کنیم. فرض بر این است که با این زبان آشنایی ابتدایی دارید (در پست ‌های آینده چند پست برای معرفی این زبان برنامه‌نویسی خواهم نوشت). ابتدا نیاز به داده‌ داریم. بنابراین داده‌ای را که دیگران تولید کرده‌اند و در github به اشتراک گذاشتن را به محیط R با استفاده از ()download.file دانلود کنیم. # Download the data we will use for plotting download.file("https://github.com/amirfeizi/virgool/blob/master/volcano/de_df_for_volcano.rds", method="curl")به دلیل اینکه داده در فرمت rds.* است، در مرحله بعد باید فایل دانلود شده را توسط ()readRDS لود، و در متغیری ذخیره کنیم. فرمت rds نوعی فرمت ذخیره‌ی داده مانند csv که داده‌های ماتریکس بزرگ استفاده می‌شود و فرمت فشرده است. توجه کنید که اگر فرمت داده شما به صورت csv است باید از توابعی مانند ()read.csv برای لود کردن داده استفاده کنید.# The RDS format is used to save a single R object to a file, and to restore it. # Extract that object in the current session: data <- readRDS("de_df_for_volcano.rds") بعد از لود و ذخیره، نگاهی به متغیر data می اندازیم با استفاده از تابع ()head:حال می توانیم براحتی با استفاده از تابع ()plot گراف ولکانو را رسم کنیم:-لطفا پست قبلی را مطالعه کنید تا متوجه بشوید محورهای گراف حاوی چه داده‌های هستند.خروجی گراف ولکانو خواهد بود. تلاش کنید حدس بزنید چه پارامترهای به بدنه‌ی اصلی تابع plot اضافه شده است تا گرافیک پلات به صورتی که مشاهده می کنید، نمایش داده شود.تابع‌های پیشرفته‌ای مانند ()ggplot وجود دارند که بر روی تابع اصلی plot ساخته شده‌اند و امکانات بیشتری را برای رسم گرافیک بهتر به ما می‌دهند که سعی می کنم در پست‌های آینده اشاره مختصری داشته باشم. کدهای استفاده شده را در github موجود است.

Volcano Plot-بخش 1

Amir Feizi — Sun, 14 Mar 2021 16:41:04 +0330

در این پست در مورد Volcano Plot که یکی از گراف‌های مهم در دنیای زیست‌شناسی مدرن، که با ابداع ماشین‌های توالی یابی شروع شد، می پردازم. قبل از شروع، Volcano همان‌طور که حدس زدید به معنی آتشفشان است. حالا چرا این گراف را به این رسم، می نامند؟ خودتان قضاوت کنید:نمونه‌ای از گراف ولکانو.و «ولکانو» در دنیای واقعی: برای اولین بار محققان از این گراف برای نمایش داده‌های Micro array که در واقع تکنیکی برای اندازه گیری میزان بیان ژن‌ها است استفاده کردند. برای توضیح این گراف سه ژن A, B ، و C در نظر بگیرید(در تکنولوژی Micro array و یا تکنولوژی‌های جدید تر مانند RNA-sequencing میزان بیان هزاران ژن، بطور همزمان اندازه گیری می شوند.). آنچه در مورد بیان ژن‌ها مورد نظر است میزان تغییر آن‌ها در شرایط مختلف است. در مثال کوچک ما فرض می کنیم موجود زنده‌ای داریم که فقط سه‌ژن از سه ژن تشکیل شده است! و باز فرض می‌کنیم دمای رشد طبیعی‌اش ۱۰ درجه است. سوال ما این است که میزان بیان ژن‌های این موجود ما در صورتی که در دمای ۵۰ درجه قرار بگیرد چه تغییری می کند؟چرا میزان بیان ژن‌ها مهم است؟شاید اگر شما زیست شناس نیستید ولی علاقمند به زیست شناسی و داده پردازی زیستی، سوال برایتان پیش بیاید که چرا میزان بیان ژن‌ها مهم است. ابتدا که این سوال مهمی است و پاسخش نیاز به پستی مفصل‌تر دارد. با این حال به طور خلاصه این طور می شود گفت که سلول‌های بدن ما در برابر تغییرات محیطی بیان ژن‌ها یشان تغییر می کند تا بتوانند پاسخ مناسب در برابر تغییر داشته باشند. در واقع پروتیین ها که واحد‌های عملکردی سلول های ما هستند توسط ژن‌ها کد می شوند و طبیعی است که در شرایط مختلف به تعداد بیشتر یا کمتری از پروتیین‌ها نیاز هست. این میزان کم یا زیاد پروتیین‌ها توسط میزان بیان ژن‌ها کنترل می شود. مثال ساده‌اش این است وقتی شما گوشت می خورید آنزیم‌هایی (که در واقع نوعی پروتیین هستند) بیشتر نیاز هستند که بتوانند پروتیین ها موجود در گوشت با به واحد‌های تشکیل دهنده آن‌ها تجزیه کنند. در حالی که وقتی کیک تولدتان را می خورید آنزیما‌های بیشتر نیاز هستند که بتوانند کربوهیدرات‌های موجود در کیک رو به قندهای ساده قابل جذب تبدیل کنند. این تغییر مورد نیاز بر اساس آنچه شما میل می کنید (تغییرات محیطی) در سطح سلول‌های معده و روده شما توسط تغییر در میزان بیان ژن‌های تولید کننده‌ی آنزیم های مورد نیاز برای تجزیه مواد غذایی صورت می‌گیرد.برای پاسخ به سوال، آزمایش ساده‌ای طراحی می کنیم. شش عدد از موجود زنده فرضی‌مان را به دو گروه سه تایی تقسیم می کنیم و به مدت یک ساعت همزمان دو گروه را به طور جداگانه در دو دمای ۱۰ درجه (دمای طبیعی) و ۵۰ درجه (دمای مورد آزمایش) قرار می دهیم و در انتها آزمایش نمونه‌ها به آزمایشگاه میفرستیم تا با تکنیک Micro array میزان سه ژن مورد نظر ما را در آن نمونه‌ها اندازه‌گیری کنند. اینکه ما برای هر شرایط آزمایشگاهی سه عدد از موجود (n=3)، انتخاب کردیم دلیل آماری دارد. در واقع ۳ کمترین جمعیت آماری است که ما وقتی می خواهیم هر فرضیه را بین دو گروه مورد آزمایش مقایسه کنیم نیاز داریم تا بتوانیم از تست‌های آماری برای در یا قبول هر تفاوت معنی داری استفاده کنیم. فرض کنید آزمایشگاه نتایج را برای ما در فایل اکسلی فرستاده است که به صورت زیر است:میزان بیان ژن‌ها و مقایسه آماری بین گروهی. همان‌طور که مشخص است هر ردیف اندازه‌گیری‌ها و محاسبات مربوط به هر ژن را در خود دارند. شش ستون اول مربوط به اندازه گیری بیان هر ژن در هر نمونه است. دو گروه آزمایش با دو رنگ قرمز و سیاه نمایش داده شده و هر ستون بر اساس شرایط آزمایش (T10,T50) و نمونه مورد نظر (Sample1-6) نام گذاری شده است. با همین اطلاعات شش ستون اول می توان گفت که تغییرات بیان ژن‌ها در پاسخ به دمای ۵۰ درجه به چه صورتی است. با اینحال دقت کنید، وقتی تعداد ژن‌ها بیست هزار و تعداد نمونه‌ها بالای صد باشد استفاده از چشم برای قبول یا رد فرضیه علمی ما غیرممکن می شود. اینجاست که ما نیاز با علم آمار و ریاضی برای خلاصه گیری سیستماتیک کمی و در نهایت مقایسه گروه‌های مورد آزمایشمان نیاز پیدا می کنیم. اولین کمیت آماری که می تواند خلاصه کمی باشد استفاده از میانگین است. ما می توانیم میانگین بیان ژن‌ها را برای هر ژن در هر گروه آزمایش محاسبه کنیم و در واقع برای بیان هر ژن دو کمیت به جای شش کمیت داشته باشیم که تا حدود زیادی همان اطلاعات را در خود جای داده است. به دو ستون خاکستری میانگین بیان ژن‌ها در هر گروه آزمایشی دقت کنید. کارمان ساده تر شد. برای مقایسه دو گروه می توانیم براحتی فقط از میانگین بیان ژن‌ها را استفاده کنیم. آیا می شود باز هم کارمان را راحت تر کنیم و به یک عدد برسیم که تمام اطلاعات مقایسه بیان ژن‌های دو گروه را داشته باشد؟ جواب مثبت است. می توانیم با تقسیم میانگین بیان ژن در گروه مورد سوال (دمای ۵۰) به میانگین بیان ژن ها در گروه کنترل (دمای ۱۰) به نسبت تغییر میانگین بیان در هر ژن برسیم که به اصطلاح Fold Change نامیده می شود. خب، حالا ما با فقط با بررسی یک کمیت داریم بجای ششی کمیت برای هر ژن می توانیم بگوییم چه اتفاقی برای آن ژن در شرایط مورد نظر ما می افتد. به عنوان برای مثال ژن A نسبت به دست آمده ۱ است، و این به این مفهوم است میزان بیان ژن A تغییری در دمای ۵۰ درجه نداشته است. تا همین جا هم متوجه هستیم که علم آمار چرا در کار با داده‌های بزرگ به طور کل و در موضوع مورد نظر ما که زیست داده است، مهم و ضروری است. منتهی هنوز کار تمام نشده. اگر دقت کنید متوجه می شوید که نسبت‌های محاسبه شده دامنه تغییر زیادی دارند، و از طرفی زمانی که بیان یک ژن پایین بیاید نسبت تغییرات عدد اعشاری می‌شود. این دو عامل کمی کار تفسیر را وقتی تعداد ژن‌ها زیاد است دچار مشکل می کند. به همین منظور محققان از تابع لگاریتم در پایه‌ی ۲ (Log2) استفاده می کنند که در واقع کسر‌های اعشاری به به عدد های منفی تبدیل می کند و تغییرات بزرگ را به عدد‌‌های کوچک تر. در واقع همان‌طور که در جدول نشان داده شده، بالا و پایین شدن ژن ها با استفاده از تابع لگاریتمی در مبنای ۲ به عدد‌های مثبت و منفی تبدیل می شود که کار ما را برای تفسیر بسیار راحت تر می کنند. تا اینجا ما با استفاده از ستون (Log2(Fold change براحتی تشخیص می دهیم بیان کدام ژن بالا، پایین، یا ثابت مانده است و میزان شدت تغییرات چقدر است. بنابراین با کمک علم آمار و ریاضی از شش عدد خام اندازه‌گیری شده توسط دستگاه به یک عدد رسیدیم که مقدار،شدت و جهت تغییرات را در خودش دارد!به Volcano Plot نزدیک شده ایم و باید یک کمیت دیگر را بفهمیم تا بتوانیم این گراف مهم را تولید و تفسیر کینم و آن کمیت P-value است. اگر با مفهوم p-value و دلیل وجود و نحوه‌ی محاسبه‌ی آن در علم آمار آشنایی ندارید توصیه می کنم قبل از ادامه پست بروید و آشنایی نسبی پیدا کنید و برگردید. اگر هم آشنایی دارید برای یادآوری:مقدار p-value اندازه گیری احتمال این است که یک تفاوت مشاهده شده (تفاوت میانگین بیان ژن A در دمای ۵۰ و ۱۰ درجه) فقط به طور تصادفی اتفاق افتاده است. هرچه مقدار p-value کمتر باشد ، اهمیت آماری اختلاف مشاهده شده بیشتر است. مقدار p-value را می توان به عنوان جایگزین یا علاوه بر سطح اطمینان از پیش انتخاب شده برای آزمون فرضیه استفاده کرد.بنابراین ستون p-value به ما می‌گوید این نسبت‌های مشاهده شده که در واقع بیانگر تفاوت در بیان ژن ها در دو گروه آزمایش شده است چقدر به دور از تصادفی بودن است. و درست به همین دلیل ما بجای یک نمونه در هر گروه آزمایش نیاز به حداقل ۳ تکرار داریم تا بتوانیم p-value را محاسبه کنیم، به‌عبارتی با یک گل بهار نمی شود!خب، حالا اگر به جدول فرستاده شده برای ما نگاه کنید تنها یک ستون مانده است که هنوز تکلیفش را نمی دانیم و آن (Log10(P-value- است. چرا باید از p-value ، لگاریتم بر مبنای ۱۰ بگیریم و در منفی ضرب کنیم. باز هم جوابش بر می‌گردد به اینکه همانطور که بزودی متوجه می شود. تفسیر اعداد بسیار کوچک و تشخیص تفاوت آن‌ها در نمودار از لحاظ بصری برای چشمان ما بسیار سخت است. با منفی لگاریتم در مبنای ۱۰ ما می توانیم اعداد بسیار کوچک اعشاری را به اعداد طبیعی مثبتی تبدیل کنیم که هر چه عدد بالاتر برود به مفهموم این است که در واقع p-value خیلی کوچک و نزدیک صفر دارد و اهمیت آماری آن بیشتر است.بسیار خب، حالا آماده هستیم بگوییم Volcano plot چیست؟چیزی نیست جز رسم نسبت تغییر بیان میانگین ژن‌ها در لگاریتم بر مبنای ۲ -(Log2(Fold Change در محور ایکس‌ها به میزان اهمیت آماری آن ها (Log10(p-value در محور ایگرگ ها. خب حالا ما براحتی می توانیم برای آزمایش ساده‌ی خودمان Volcano plot را رسم کنیم و نتایج را تفسیر کنیم.همان طور که ملاحظه می کنید Volcano plot در واقع خلاصه‌ی است از میزان تغییر بیان ژن‌های موجود سه ژنی ما در دمای ۵۰ درجه در مقایسه با دمای ۱۰ درجه.بیان ژن B بیشترین مقدار تغییر را داشته (5.6-) و از لحاظ آماری تفاوت معنی داری دارد (معمولا p-value= 0.02، حد مورد قبول است در داده‌های Microarray که می شود ۱.۶ در مبنای لگاریم توضیح داده شده).بیان ژن C بیشترین کاهش را داشته (2.3-) و از لحاظ آماری تفاوت معنی داری دارد.بیان ژن A هیچ تغییری در پاسخ به دمای بالا نداشته است.حالا ما می دانیم باید آزمایشان بیشتری را طراحی کنیم تا بتوانیم نقش افزایش و کاهش به ترتیب ژن‌های B و A را در پاسخ به دمای ۵۰ درجه کشف کنیم!بسیار خب با این مثال ساده متوجه شدیم که چرا و چگونه Volcano plot رسم و تفسیر می شود. حالا فرض کنید موجود ما بجای سه ژن، بیست هزار ژن مانند انسان داشته باشد. اگر بخواهید داده‌های بیان ژن‌های انسان را با Volcano plot در آزمایشی که طراحی کرده‌اید، نشان تفسیر کنید شبیه به نموداری می شود که در اول این پست آمده است. حالا می توانید برگردید به آن نمودار و براحتی تفسیرش کنید.در بخش دوم، درباره‌ی نحوه‌ی رسم Volcano plot همراه با کد آن در زبان برنامه نویسی R توضیح خواهم داد.

مهندسی معکوس کُد منبع واکسن BioNTech / Pfizer SARS-CoV-2

Amir Feizi — Fri, 01 Jan 2021 14:41:43 +0330

منبع اصلی مقالهخوش آمدی! در این نوشته، ما حرف به حرف کُد منبعِ واکسن mRNA BioNTech / Pfizer SARS-CoV-2 را بررسی خواهیم کرد.من می خواهم از جمع کثیری از افرادی که وقت خود را برای پیش مطالعه‌ی این مقاله صرف کردند ، بخاطر ویرایش متنی و علمی تشکر کنم. هر خطایی که باقی مانده‌است مسوولیتش بر عهده من است ، اما من دوست دارم که به سرعت با ارسال آن‌ها به ایمیل bert@hubertnet.nl یا در توییتر به شناسه‌ی PowerDNS_Bert@ در مورد آنها بشنوم. (لطفا ایرادات ویرایشی و متنی ترجمه را در تویتر برای من ارسال کنید amir_feizi@).ابتدا، این کلمات ممکن است تا حدی عجیب باشد - واکسن مایعی است که در بازوی شما تزریق می شود. چگونه می توانیم در مورد کد منبع صحبت کنیم؟سوال خوبی است، بنابراین بیایید شروع کنیم با بخش کوچکی از کد منبع واکسن BioNTech / Pfizer ، که همچنین به عنوان BNT162b2 شناخته می شود، البته به عنوان‌های Tozinameran و Comirnaty نیز معروف است.500 حرف اول mRNA BNT162b2. منبع: سازمان بهداشت جهانیواکسن mRNA BNT162b2 این کد دیجیتالی را در قلب خود دارد. این کد 4284 حرف است ، بنابراین در یک دسته از توییت‌ها می شود جایش داد. در ابتدای فرآیند تولید واکسن، شخصی این کد را روی چاپگر DNA بارگذاری کرد (بله! این امکان وجود دارد) ، و سپس بایت‌های موجود در دیسک را به مولکول های واقعی DNA تبدیل کرد.چاپگر DNA Codex DNA BioXp 3200 از چنین دستگاهی مقادیر کمی DNA خارج می شود که پس از بسیاری از پردازش های بیولوژیکی و شیمیایی به صورت RNA (بیشتر در مورد آن توضیح می دهم) در ویال واکسن قرار می گیرد. به نظر می رسد دوز 30 میکروگرم در واقع حاوی 30 میکروگرم RNA است. علاوه بر این ، یک سیستم بسته بندی چربی هوشمند وجود دارد که mRNA را وارد سلول های ما می کند. RNA نسخه فرار "حافظه فعال" DNA است. DNA مانند ذخیره سازی فلش درایو زیست شناسی است. DNA بسیار با دوام، با کپی‌های متعدد و بسیار مقاوم در برابر تخریب است. اما دقیقاً مانند رایانه‌ها کد را به طور مستقیم از روی درایو فلش اجرا نمی کند، قبل از اینکه اتفاقی بیفتد، کد توسط ماشین کُپی که در داخل سلول‌های بدن وجود دارد، به فرمت مشابه جدیدی که قابلیت انتقال سریع کُد را دارد و مولکول منعطف‌تر و در عین حال بسیار شکننده‌تر است، کپی می شود. برای فهم این مولکول می توانید معادل RAM در رایانه‌ها در نظر بگیرید که در زیست شناسی RNA نامیده می‌شود و تقریبا همان کارکردی که RAM در انتقال اطلاعات در رایانه دارد، RNA در سلول‌ها به عهده دارند. این تشابه غیرقابل تصور است! برخلاف حافظه فلش، RAM خیلی سریع تخریب می شود مگر اینکه با نهایت دقت مراقبت شود. و دقیقا همین موضوع دلیل ذخیره شدن واکسن mRNA Pfizer / BioNTech در اعماق فریزرهای مخصوص است: در واقع RNA مانند یک شاخه گل شکننده است.هر کدام از حرف‌ها (مشابه با بیت در رایانه) در کد RNA، به اندازه 0.53 · 10⁻²¹ گرم است، و این به این معنی که 6·10¹⁶ حرف(کاراکتر) در یک دوز واکسن 30 میکروگرم وجود دارد. در دنیای رایانه و در مقیاس بایت، این میزان داده برابر با حدود 25 پایتابایت است، اگرچه باید گفت که در عمل این شامل حدود 2000 میلیارد تکرار از همان 4284 کاراکتر اصلی کد واکسن است (بنابراین تعدادی بسیار زیادی از کد واکسن که دقیقا توالی یکسانی دارند). محتوای واقعی(بدون تکرار) اطلاعات واکسن کمی بیش از یک کیلوبایت است. اطلاعات خود ویروس SARS-CoV-2 در حدود 7.5 کیلوبایت است (دلیل تفاوت این است در واکسن ما تنها از بخشی از همه‌ی اصلاعات ویروس استفاده می کنیم).کمی پیش زمینه اطلاعاتیدی.ان.ای (DNA) یک کد دیجیتالی است. برخلاف رایانه ها که از 0 و 1 استفاده می کنند ، حیات از کد‌های A ، C ، G و U / T استفاده می کند (که "نوکلئوتیدها" ، "نوکلئوزیدها" یا "بازها" نامیده می شوند و در واقع مشتقاتی هستند از مولکول گلوکوز یا همان قند! بعله DNA شیرین است!).ما در رایانه ها 0 و 1 را به عنوان وجود یا عدم وجود یک بار الکتریکی، یا به عنوان یک جریان، به عنوان یک انتقال مغناطیسی، یا به عنوان یک ولتاژ، یا به عنوان مدولاسیون یک سیگنال، یا به عنوان تغییر در بازتاب ذخیره می کنیم. یا به طور خلاصه ، 0 و 1 نوعی مفهوم انتزاعی نیستند - آنها به عنوان الکترون و در بسیاری از تجسم های فیزیکی دیگر زندگی می کنند.در طبیعت ، A ، C ، G و U / T (نوکلئوتید‌ها) مولکول‌هایی هستند که به صورت زنجیره ای در DNA (یا RNA) ذخیره می شوند.در رایانه ها ، ما 8 بیت را یک بایت گروه می کنیم و بایت واحد معمول داده‌های پردازش شده است.طبیعت 3 نوکلئوتید را به یک صورت واحدی که کدون نامیده می‌شود، گروه‌بندی می کند و این کدون واحد معمول پردازش در حیات است. یک کدون شامل 6 بیت اطلاعات است (2 بیت برای هر نویسه، DNA 3 کاراکتر = 6 بیت. این بدان معنی است که 64 = 2⁶ تعداد مختلف کدون وجود دارد ).خیلی هم دیجیتالی! تا اگر شک دارید، به سند WHO با کد دیجیتال بالا نگاه کنید دوباره تا خودتان ببینید.کمی منابع در صورت تمایل برای دانستن بیشتر در بخش منابع آورده‌ام - ضمن این خواندن مطلب با لینک "What is life' (حیات چیست؟) ممکن است به درک بهتر ادامه این صفحه کمک کند. یا اگر ویدیو دوست دارید ، من برایتان یک ویدیو ۲ ساعته تهیه کرده‌ام.حالا، آن کد چه کاری انجام می دهد؟ایده یک واکسن این است که به سیستم ایمنی بدن ما بیاموزیم چگونه با یک عامل بیماریزا مبارزه کند ، بدون اینکه در واقع بیمار شویم. از نظر تاریخی این کار با تزریق ویروس ضعیف یا ناتوان (ضعیف شده) ، به علاوه یک "کمکی" برای تحریک سیستم ایمنی بدن ما انجام می شود. این یک روش کاملاً آنالوگ بود که نیاز به میلیاردها تخم‌مرغ (یا حشره) بود. همچنین به شانس و وقت زیادی نیاز داشت. بعضی اوقات نیز از ویروسی متفاوت (غیر مرتبط) استفاده می شد.واکسن mRNA نیز همان کار را انجام می‌دهد. ("آموزش سیستم ایمنی بدن ما") اما همانند لیزر! و منظور من از هر دو معناست - بسیار دقیق و بسیار موثر.در اینجا نحوه کار آن را توضیح می دهم. این تزریق شامل مواد ژنتیکی فرار است که پروتئین مشهور SARS-CoV-2 ‘Spike’ را تولید می کند. واکسن از طریق ابزارهای شیمیایی هوشمندانه موفق می شود این ماده ژنتیکی را به برخی از سلول های ما برساند.سپس این سلول‌های بدن شروع به تولید پروتئین‌های SARS-CoV-2 Spike به مقدار کافی می کنند که سیستم ایمنی بدن ما را درگیر و تحریک می کند. در مواجهه با پروتئین های خارگونه ، و (مهمتر از همه) نشانه های قاطع تصرف سلول ها ، سیستم ایمنی بدن ما را وادار به یک واکنش قدرتمند در برابر جنبه های مختلف پروتئین اسپایک و روند تولید آن ایجاد می کند.و این همان چیزی است که ما را به واکسن کارآمد 95٪ سوق می دهد.کد منبع!بیایید از همان ابتدا شروع کنیم، مانند یادگیری حروف الفبا. سند WHO دارای این تصویر مفید است:این شکل به نوعی فهرست مطالب است. ما با "کلاه" شروع می کنیم ، در واقع به عنوان یک کلاه مشکی کوچک به تصویر کشیده شده است.دقیقاً مانند این که نمی‌توانید کدهای رمز را در یک فایل در رایانه انتخاب کنید و آن را اجرا کنید ، سیستم عامل بیولوژیکی نیز به سرصفحه‌هایی نیاز دارد، دارای پیوند دهنده ها و مواردی مانند کدهای شناسایی برای سایر عوامل.کد واکسن با دو نوکلئوتید زیر شروع می شود:GAاین را می توان براحتی با هر سیستم دستور عملکردی که در سیستم DOS و ویندوز فقط قابل اجرا با MZ است یا اسکریپت های UNIX که با # شروع می شوند، مقایسه کرد. هم در دنیای سیستم عامل و هم در دنیای زنده، این دو کاراکتر به هیچ وجه اجرا نمی شوند. اما آنها باید آنجا باشند زیرا در غیر این صورت اتفاقی نمی افتد.البته "cap" mRNA دارای عملکرد متعددی است. اولین کارکرد آن این است که این کد نشان می‌دهد این مولوکل از هسته‌ی سلول آمده است. البته در مورد کد واکسن این گونه نیست، کد ما از واکسیناسیون ناشی می شود و نشانه‌ی هسته‌ی سلول را ندارد چراکه نیازی که به سلول این را بگوییم. بعلاوه، این درپوش باعث می شود کد ما قانونی به نظر برسد برای سلول، و که از آن در برابر تخریب محافظت می کند.دو نوکلئوتید اولیه GA نیز از نظر شیمیایی کمی با بقیه RNA متفاوت هستند. از این نظر، GA مانند سیگنال های خارج از باند فرودگاه می تواند فرض شود.منطقه ترجمه نشده ۵"در اینجا کمی زبان ژنتیکی یاد می‌گیریم، مولکول های RNA فقط در یک جهت قابل خواندن هستند. به طور گیج کننده ای، بخشی را که خواندن آغاز می شود ، "5 یا "پنج پرایم" می نامند. خواندن در انتهای "3 یا "3 پرایم" متوقف می شود.حیات از پروتئین ها (یا چیزهایی که توسط پروتئین ها ساخته می شوند) تشکیل شده است. و نحوه‌ی ساخت این پروتئین‌ها در RNA رمزگذاری شده اند. وقتی RNA به پروتئین تبدیل می شود ، به این عمل "ترجمه" می گویند.در اینجا ما 5" untranslated region d یا منطقه ترجمه نشده ("UTR") داریم، بنابراین این بخش از کد به پروتئین ترجمه نمی شود:GAAΨAAACΨAGΨAΨΨCΨΨCΨGGΨCCCCACAGACΨCAGAGAGAACCCGCCACCدر اینجا با اولین شگفتی روبرو می شویم. شخصیت های RNA طبیعی A ، C ، G و U.U هستند که در DNA با نام 'T' نیز شناخته می شوند. اما در اینجا یک Ψ پیدا می کنیم ، چه خبر است؟این یکی از جزئیات کاملاً هوشمندانه در مورد واکسن است. بدن ما یک سیستم ضد ویروس قدرتمند ("سیستم ایمنی ذاتی") اجرا می کند. به همین دلیل، سلول ها نسبت به RNA خارجی بسیار غیرتمند هستند و برای از بین بردن آن قبل از انجام هر کاری بسیار تلاش می کنند.این تا حدی برای واکسن ما مشکل ساز است - باید دزدکی عبور از سیستم ایمنی بدن ما عبور کند. در طی چندین سال آزمایش ، مشخص شد که اگر U موجود در RNA با یک مولکول کمی اصلاح شده جایگزین شود ، سیستم ایمنی بدن علاقه‌اش را برای مقابله با به واقع مولکول ما از دست می‌دهد(جالب شد!).بنابراین در واکسن BioNTech / Pfizer ، هر U با 1-متیل-3’-pseudouridylyl جایگزین شده است ، که با Ψ نشان داده می شود. نکته بسیار هوشمندانه این است که اگرچه این جایگزین سیستم ایمنی بدن ما را نگران نمی کند، در عین حال توسط قسمت های مربوط به سلول به عنوان یک U طبیعی پذیرفته می شود.در امنیت رایانه نیز این ترفند را می دانیم - گاهی اوقات می توان یک نسخه کمی دستکاری شده از داده را که دیوارهای آتش و راه حل های امنیتی را گیج می کند، منتقل کرد ، اما این داده همچنان توسط سرورهای درونی پذیرفته می شود - که می تواند هک شود.ما اکنون از مزایای تحقیقات بنیادی علمی که در گذشته انجام شده است بهره می بریم. کاشفان این روش Ψ مجبور بودند برای تأمین بودجه کار خود بجنگند و پذیرفته شوند. همه ما باید بسیار سپاسگزار باشیم ، و من مطمئن هستم که جوایز نوبل در زمان مناسب اهدا می‌شوند.بسیاری از مردم پرسیده اند ، آیا ویروس ها می توانند از روش Ψ برای غلبه بر سیستم ایمنی بدن ما استفاده کنند؟ به طور خلاصه ، این بسیار بعید است. حیات به سادگی ابزاری برای ساختن نوکلئوتیدهای 1-متیل -3’-سودودوریدیل ندارد. ویروس ها برای تولید مثل خود به ماشین‌های سلول اعتماد می کنند و این امکانات برای آن‌ها به راحتی وجود ندارد. واکسن های mRNA به سرعت در بدن انسان تخریب می شوند، و امکان تکثیر RNA اصلاح شده با Ψ وجود ندارد. "نه، واقعاً، واکسن های mRNA قرار نیست بر DNA شما تأثیر بگذارند" نیز خواندنی خوبی است.وقتی سلول های ما نیاز به ترجمه RNA به پروتئین ها دارند ، این کار با استفاده از دستگاهی به نام ریبوزوم انجام می شود. ریبوزوم برای چاپ پروتئین مانند چاپگر سه بعدی عمل می‌کند. این دستگاه یک رشته RNA را بلعیده و بر اساس آن رشته ای از اسیدهای آمینه منتشر می کند و سپس به صورت پروتئین در می آیند.منبع از ویکی پدیا این همان چیزی است که در بالا اتفاق می افتد. روبان مشکی در پایین RNA است. نواری که در بخش سبز ظاهر می شود پروتئین در حال شکل گیری است. چیزهایی که از داخل و خارج پرواز می کنند ، اسیدهای آمینه به همراه ناقل‌های مناسب برای قرار گرفتن هر اسید آمینه در RNA هستند.این ریبوزوم برای اینکه کار کند باید از نظر فیزیکی روی رشته RNA بنشیند. پس از نشستن، می تواند پروتئین ها را بر اساس RNA بیشتری که می بلعد (با خواندن کد روی آن) بسازد. می توانید تصور کنید که هنوز ریبوزوم نمی تواند قسمتهایی را که در ابتدا فرود می آید بخواند و این فقط یکی از عملکردهای UTR است چیزی شبیه باند فرود برای ریبوزوم. UTR «پرچم شروع» را فراهم می کند.علاوه بر این ، UTR همچنین حاوی فراداده است: چه موقع باید ترجمه انجام شود؟ و چقدر؟ برای واکسن، سازندگان بیشترین اطلاعات را "در حال حاضر" از UTR ژن آلفاگلوبین استفاده کرده‌اند. این ژن شناخته شده است که به طور قوی پروتئین زیادی تولید می کند. در سال های گذشته ، دانشمندان قبلاً راه هایی برای بهینه سازی بیشتر این UTR (طبق سند WHO) پیدا کرده بودند ، بنابراین توالی استفاده شده در واکسن کاملا آلفا گلوبین UTR نیست و بهینه سازی شده است.پپتید سیگنالی گلیکوپروتئین Sهمانطور که گفته شد، هدف واکسن تولید سلول برای تولید مقادیر زیادی پروتئین Spike از SARS-CoV-2 است. تا این مرحله، ما بیشتر در کد منبع واکسن با فراداده و موارد "فراخوان عوامل مورد نیاز" صحبت کردیم. اما حالا وارد قلمرو پروتئین ویروسی واقعی می شویم.با این حال هنوز یک لایه‌ی فراداده برای توضیح داریم. هنگامی که ریبوزوم (از انیمیشن پر زرق و برق فوق العاده بالا!) پروتئینی ساخت، آن پروتئین باید راهنمایی شود تا به محل فعالیت اصلی‌اش برود.این اطلاعات در "پپتید سیگنال گلیکوپروتئین S (توالی رهبر)" رمزگذاری شده است.روش فهم این موضوع اینگونه است که در ابتدای پروتئین نوعی برچسب آدرس وجود دارد - به عنوان بخشی از پروتئین رمزگذاری شده است. در این حالت مورد، پپتید سیگنال می گوید که این پروتئین را باید از طریق "شبکه آندوپلاسمی" از سلول خارج کند. حتی Lingo Star Trek ۸ (اشاره به یکی از شخصیت‌های جنگ ستارگان)نیز به این زیبایی نیست!"پپتید سیگنال" طولانی نیست ، اما وقتی کد را بررسی می کنیم ، تفاوت هایی بین RNA ویروسی و واکسنی وجود دارد:(توجه داشته باشید که برای مقایسه ، من Ψ در RNA را با U برای راحتی جایگزین کرده‌ام)خب چه خبر است؟ ابتدا، من به طور تصادفی RNA را در گروه های 3 حرفی فهرست نکرده ام. سه حرف RNA یک کدون را تشکیل می دهند. و هر کدون برای یک اسید آمینه خاص رمزگذاری می کند. پپتید سیگنال موجود در واکسن دقیقاً از همان اسیدهای آمینه موجود در خود ویروس تشکیل شده است.بنابراین چگونه RNA متفاوت است؟64=4³ کدون مختلف وجود دارد ، زیرا 4 کاراکتر RNA وجود دارد و سه مورد آنها در یک کدون وجود دارد. با این حال تنها 20 اسید آمینه مختلف وجود دارد. این بدان معنی است که هر اسید آمینه‌ می‌تواند توسط چندین کدون رمزگذاری شوند.حیات از جدول همگانی زیر برای تبدیل رمزهای کدون به اسید آمینه ها استفاده می کند.جدول کدون‌های RNA برگرفته از ویکی پدیا در این جدول ، می بینیم که تغییرات موجود در واکسن (UUU -> UUC) همه مترادف هستند. و این به ما می گوید با اینکه کد RNA واکسن متفاوت است ، اما همان اسیدهای آمینه و همان پروتئین از آن تولید می شود.اگر خوب دقت کنیم ، می بینیم که اکثر تغییرات در موقعیت سوم کدون اتفاق می افتد ، که با یک "3" در بالا ذکر شده است. و اگر جدول جهانی کدون را بررسی کنیم ، می بینیم که این موقعیت سوم در واقع اغلب برای تولید اسید آمینه اهمیتی ندارد.بنابراین، تغییرات مترادف هستند ، اما پس چرا آنها وجود دارند؟ با دقت در می یابیم که همه تغییرات به جز یک مورد منجر به C و G های بیشتر می شوند.پس چرا چنین چیزی وجود دارد؟ همانطور که در بالا ذکر شد، سیستم ایمنی بدن ما در مقابل RNA "خارجی" ، کد RNA که از خارج سلول بیرون می آید ، واکنش نشان می‌هد. برای فرار از شناسایی ، "U" در RNA قبلاً با "Ψ" جایگزین شده است. با این حال ، تحقیقات نشان داده است که RNA با مقدار بالاتر Gs و C نیز با کارایی بیشتری به پروتئین تبدیل می شود.و این در RNA واکسن با جایگزینی بسیاری از کاراکتر‌ها با G ها و C ها در هر کجا که امکان پذیر است، حاصل شده است.با این‌حال یک تغییر برای من عجیب است که منجر به C یا G اضافی نمی شود ، CCA -> CCU. اگر کسی دلیل آن را می داند، لطفا به من اطلاع دهد! توجه داشته باشید که من می دانم برخی از کدون ها در ژنوم انسان بیشتر از بقیه هستند ، با این حال من اینجا خوانده‌ام که این تغییر روی سرعت ترجمه تأثیر زیادی ندارد.پروتئین (سنبله)Spike واقعی3777 نویسه(توالی، یا همان کاراکتر‌های) بعدی RNA واکسن نیز به همین ترتیب "کدون بهینه شده" هستند تا مقدار زیادی C و G به آن اضافه شود. به دلیل فضا ، من همه کدها را در اینجا لیست نمی کنم ، اما ما می خواهیم یک بخش فوق العاده خاص را بزرگنمایی کنیم. این همان بخشی است که باعث کارایی آن می شود ، بخشی که در واقع به ما کمک می کند تا به صورت عادی به زندگی برگردیم:در اینجا تغییرات معمول RNA مترادف را مشاهده می کنیم. به عنوان مثال، در کدون اول می بینیم که CUU به CUG تغییر یافته است. این یک "G" دیگر به واکسن اضافه می کند، که می دانیم به افزایش تولید پروتئین کمک می کند. هر دو CUU و CUG کد کننده اسید آمینه "L" یا لوسین هستند ، بنابراین هیچ تغییری در پروتئین ایجاد نمی شود.وقتی کل پروتئین Spike موجود در واکسن را مقایسه می کنیم، همه تغییرات از این قرار مترادف هستند. به جز دو مورد ، و این همان چیزی است که در اینجا مشاهده می کنیم.کدون سوم و چهارم فوق تغییرات واقعی را نشان می دهد. آمینو اسیدهای K و V در آنجا هر دو با "P" یا پرولین جایگزین می شوند. برای ‘K’ این نیاز به سه تغییر داشت (‘!!!’) و برای ‘V فقط دو تغییر (‘ !! ’) لازم است.به نظر می رسد که این دو تغییر کارایی واکسن را بسیار بالا می برد.اینجا چه اتفاقی می افتد؟ اگر به یک ذره واقعی SARS-CoV-2 نگاه کنید، می توانید پروتئین Spike و همچنین یک دسته خوشه را مشاهده کنید:ذرات ویروس SARS منبع از ویکی پدیاسنبله‌ها بر روی بدن ویروس ("پروتئین نوکلئوکپسید") سوار می شوند. اما مسئله این است که واکسن ما فقط سنبله‌ها را تولید می کند و ما آنها را روی هیچ ویروسی نصب نمی کنیم.به نظر می رسد که پروتئین های سنبله (اسپایک) اصلاح نشده و مستقل تغییر شکل پیدا می کنند و از بین می روند. در صورت تزریق به عنوان واکسن ، این امر باعث ایجاد ایمنی در بدن ما می شود. اما فقط در برابر پروتئین سنبله که تغییر شکل یافته است.و زمانی که SARS-CoV-2 واقعی با اسپایک تند و تیز نشان وارد بدن می شود. در این صورت واکسن خیلی خوب کار نمی کند.پس چه باید کرد؟ در سال 2017 شرح داده شد که چگونه با قرار دادن یک جایگزین دوگانه اسید آمینه پرولین در محل مناسب پروتئین های SARS-CoV-1 و MERS S پیکربندی "قبل از همجوشی" خود را بگیرند، حتی بدون اینکه بخشی از ویروس باشند و دچار تغییر شکل نشوند. دلیل این است که پرولین یک اسید آمینه بسیار سفت و سخت است. این به عنوان نوعی آتل عمل می کند و پروتئین را در وضعیتی که باید به سیستم ایمنی بدن نشان دهیم ، تثبیت می کند.افرادی که این موضوع را کشف کرده اند باید بی وقفه خودشان را تحویل بگیرند! و حتی اگر مقادیر غیرقابل تحمل از خودخواهی احساس کنند، این همه شایستگی آن را دارند.به روز رسانی! از آزمایشگاه McLellan lab ، یکی از گروه های کشف کننده پرولین ، با من تماس گرفته اند و گفتند فعلن به دلیل شیوع بیماری همه گیر و برای احترام به جان‌های از دست رفته، خودشان را تحویل نمی گیرند ، اما آنها از همکاری در واکسن ها خوشحال هستند. آنها همچنین بر اهمیت بسیاری از گروه های دیگر ، محققان و داوطلبان تأکید کردند.پایان پروتئین‌سازی ، و مراحل بعدیاگر بقیه کد منبع را مرور کنیم ، در پایان پروتئین Spike با برخی تغییرات کوچک روبرو می شویم:در انتهای یک پروتئین کدون "stop" پیدا می کنیم که در اینجا با حروف کوچک نشان داده می شود. این روشی مودبانه است که می توان گفت پروتئین باید در اینجا پایان یابد. ویروس اصلی از کدون توقف UAA استفاده می کند، این واکسن از دو کدون توقف UGA استفاده می کند ، شاید فقط برای اطمینان از توقف مناسب! (مانند ترمز ABS).بخش ترجمه نشده‌ی ۳" (۳ پرایم)دقیقاً همانند اینکه ریبوزوم به توالی رهبر یا باند فرود در انتهای 5 'احتیاج داشت ، جایی که ما "پنج پرایم ترجمه نشده" را گفتیم، در انتهای یک منطقه کدگذاری پروتئین، ساختار مشابهی به نام 3' UTR را پیدا می کنیم.در مورد 3 'UTR می توان زیاد نوشت، اما در اینجا آنچه ویکی پدیا می گوید نقل می کنم: "منطقه 3 ترجمه نشده با تأثیرگذاری بر جایگری، ثبات، رهگیری خروج و کارایی ترجمه mRNA ، نقشی اساسی در بیان ژن دارد. علیرغم درک فعلی ما از 3'-UTR ها ، آنها هنوز هم برای ما ناشناخته‌های دارند ".آنچه ما می دانیم این است که 3’-UTR های خاص در تقویت بیان پروتئین بسیار موفق هستند. طبق سند WHO ، واکسن BioNTech / Pfizer 3’-UTR از "تقویت کننده آمینو ترمینال تقسیم (AES) mRNA و میتوکندری 12S Ribosomal رمزگذاری شده برای ایجاد ثبات RNA و بیان پروتئین کل بالا" انتخاب شد. که من می گویم ، آفرین!و در نهایت پایان کار با توالی AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAانتهای mRNA پلی آدنیله است. این یک روش شیک برای گفتن این تعداد زیادی کاراکتر A دارد، AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA . به نظر می رسد حتی mRNA نیز هم برایش سال 2020 را زیادی است!مولکول mRNA می تواند بارها مورد استفاده مجدد قرار گیرد، اما با وقوع این امر، در پایان برخی از A ها نیز از بین می رود. پس از اتمام A ها ، mRNA دیگر عملکردی ندارد و از بین می رود. به این ترتیب، دم 'poly-A' در برابر تخریب محافظت می کند.مطالعاتی انجام شده است تا مشخص شود تعداد بهینه A در پایان برای واکسن های mRNA چیست. من در متون آزاد خواندم که بالاترین حد در حدود 120 است.واکسن BNT162b2 اینگونه زیر پایان می یابد:این 30 A است ، سپس "10 اتصال دهنده نوکلئوتیدی" (GCAUAUGACU) است و متعاقب آن 70 A دیگر است.من گمان می کنم آنچه در اینجا می بینیم نتیجه بهینه سازی انحصاری بیشتر برای افزایش بیان پروتئین حتی بیشتر است.خلاصهبنابراین در این نوشته، ما اکنون از محتوای دقیق mRNA واکسن BNT162b2 آگاه هستیم و برای اکثر قسمتهای آن دلیل وجود آنها را می دانیم:یک- CAP برای اطمینان از اینکه RNA شبیه mRNA معمولی است.دو- یک منطقه 5 ترجمه نشده شناخته شده و بهینه شده (UTR).سه- یک پپتید سیگنال بهینه شده کدونی برای ارسال پروتئین Spike به مکان مناسب (کپی 100٪ از ویروس اصلی).چهار- یک نسخه بهینه شده کدونی از سنبله اصلی ، با دو جایگزین "پرولین" برای اطمینان از اینکه پروتئین در شکل مناسب ظاهر می شود.پنج- یک منطقه 3 ترجمه نشده بهینه شده.شش- یک دم poly-A کمی مرموز با یک "پیوند دهنده" غیر قابل توضیح (مخصوص شرکت سازنده) در آنجا.بهینه سازی کدون مقدار زیادی G و C به mRNA اضافه می کند. در همین حال ، استفاده از Ψ (1-methyl-3’-pseudouridylyl) به جای U به فرار از سیستم ایمنی بدن ما کمک می کند ، بنابراین mRNA به اندازه کافی طولانی می ماند تا بتوانیم در واقع به آموزش سیستم ایمنی بدن کمک کنیم.برای اطلاع بیشتردر سال 2017 من یک ارائه دو ساعته درباره DNA برگزار کردم ، که می توانید در اینجا مشاهده کنید. مانند این نوشته، این برنامه برای افراد با پیش زمینه‌ی رایانه‌ای طراحی شده است.علاوه بر این ، من از سال 2001 صفحه ای با عنوان "DNA برای برنامه نویسان" را حفظ کرده ام.همچنین ممکن است در اینجا از معرفی شگفت انگیز ما از سیستم ایمنی بدن انسان لذت ببرید.سرانجام ، این لیست از پست های وبلاگ من دارای مطاب مرتبط با DNA ، SARS-CoV-2 و COVID است.

آیا رژیم غذایی مناسب به عملکرد بهتر مغز کمک می کند؟

Amir Feizi — Sun, 20 Dec 2020 03:20:55 +0330

جواب کوتاه بله است. اما چگونه؟ رابط بین غذا و عملکرد مغز، باکتری هایی(اصطلاحا میکروبیوم) هستند که در سیستم گوارشی انسان وجود دارند و رابطه‌ای همزیستی با بدن انسان در طول میلیون ها سال پیدا کرده‌اند. عدم تعادل در میکروبیوم روده با طیف وسیعی از اختلالات عصبی ، از جمله بیماری آلزایمر ، اختلال طیف اوتیسم ، مولتیپل اسکلروزیس (همان ام اس) ، پارکینسون و بیماری هانتینگتون در ارتباط است و مقالات زیادی در این ارتباط در مجلات عملی بسیار معتبر مانند Lancet, Natue و Science چاپ شده است [۱]. به نظر می رسد عملکرد مغز ، خلق و خو و سلامت روان از طریق محور روده - ارتباط موثر و پیچیده ای دارد که توسط میکروبیوم روده تعدیل می شود[۲]. اهمیت این موضوع در طب‌های قدیم کشورهای مختلف تاکید شده و ضرب المثل‌های زیادی حتی در فارسی در اهمیت تغذیه و عملکرد مغز وجود دارد، با این حال طب‌های قدیمی ابزار مناسب برای کشف چگونگی این ارتباط را نداشتند. علم بیولوژی مدرن در دهه‌ی اخیر در کشف چگونگی این ارتباط و تلاش برای پیدا کردن راه‌های جدید درمان بیماری‌های عصبی از طریق بهبود میکروبیوم روده به سرعت در حال پیشرفت بوده است.قبل از توضیحات بیشتر راهنمایی سریع اینکه چه بخوریم تا در ردجه اول ترکیب میکروبیوم سالمی داشته باشیم:توصیه عمومی این است که به مقدار کافی میوه و سبزیجات ، و همچنین غلات سبوس دار و آجیل بخورید و گوشت ، لبنیات و غذاهای فرآوری شده کمتر مصرف کنید. چند بار در هفته مقداری غذای با فیبر بالا ، غذای تخمیر شده و ماهی بخورید. همین!پروبیوتیک‌ها و پری‌بیوتیک چه می گویند و چه تفاوتی دارند؟پروبیوتیک ها میکروارگانیسم های زنده ای هستند، معمولاً باکتری ها ، که در هنگام مصرف فواید خاصی برای سلامتی دارند. در حالی که پری‌بیوتیک ها غذاهایی هستند که باعث رشد میکروب های مفید در روده می شوند. بسیاری از میوه ها ، سبزیجات و غلات کامل حاوی پری‌بیوتیک هستند. پری بیوتیک ها باعث رشد باکتری های مفید ، به ویژه بیفیدوباکتری ها می شوند. این ممکن است به کاهش علائم سندرم متابولیک در افراد چاق کمک کند[۵،۴،۳].در حالی که هیچ شکی در مفید بودن استفاده طبیعی از پروبیوتیک‌ها و پری‌بیوتیک‌ها وجود ندارد، سوالات زیادی در استفاده از قرص‌های حاوی پروبیوتیک‌ها و پری‌بیوتیک‌ها که از طرف شرکت‌های مختلف به بازار عرضه می شود مطرح است. بنابراین سوال مهم این است آیا این قرص‌ها مفید هستند یا نه؟جواب کوتاه، خیلی دقیق نمی دانیم اثر مثبتی دارند یا نه. برخی از مطالعات در مورد پروبیوتیک ها - میکروب های زنده- که اگر به مقدار کافی مصرف شوند ، مزایای سلامتی را به میزبان می آورند. به عنوان مثال، مطالعات بالینی نتایج قانع کننده ای مانند کاهش علائم افسردگی در زنانی که اخیراً زایمان کرده اند نشان داده‌اند[۶]. با این‌حال در مطالعات بالینی دیگری هیچ اثری بیش از دارونما نشان نداده اند. خیلی هم نمی توان مطالعات تطبیقی بین آزمایشات بالینی انجام داد. دلیل این امر هم استفاده از ترکیب‌های مختلف با دوزهای متفاوت باکتری در این این آزمایشات است. نکته‌ای مهم دیگر این است که وقتی شما باکتری های روده خود را با خوردن میوه یا سبزیجات تامین می کنید در واقع بافت گیاهی و مواد معدنی که در میوه‌ها و سبزیجات وجود دارد کمک زیادی به جایگیری و رشد سریع باکتری ها در روده می کند. فیبر و نشاسته در میوه و سبزیجات در برابر هضم روده کوچک مقاوم است و این امر باعث رشد باکتریهای مفیدی می شوند که با محافظت از دیواره روده از التهاب محافظت می کنند. این باکتری ها همچنین اسیدهای چرب کوتاه زنجیره ای تولید می کنند که تصور می شود نقشی اساسی در ارتباط بین روده و مغز دارند. بنابراین حتی اگر از پروبیوتیک‌ها استفاده می کنید، توجه کنید حاوی فیبر باشند.در مروری بر 63 مطالعه ، شواهد متفاوتی را در مورد تأثیر پروبیوتیک ها در تغییر میکروبیوتا گزارش شده است[۷]. با این حال به نظر می رسد قوی ترین اثرات آنها بازگرداندن میکروبیوتا به حالت سالم باشد و شاید در افراد با میکروبایوتای سالم تاثیری ندارند. بنابراین برخلاف افراد سالم، استفاده از پروبیوتیک در زمان و بعد از دوره‌ی مصرفی آنتی بوتیک ها و یا بیمارانی که دوره‌های شیمی درمانی را سپری می کنند ضروری است.پلی فنول هاپلی فنول ها ترکیبات گیاهی هستند که فواید زیادی برای سلامتی دارند,از جمله کاهش فشار خون، التهاب، سطح کلسترول و استرس اکسیداتیو[۸]. پلی فنول‌ها توسط سلول‌های روده‌ی کوچک انسان قابل هضم نیستند و با توجه به اینکه به طور موثر جذب نمی شوند، بیشتر آنها به روده بزرگ منتقل می شوند، جایی که می توانند توسط باکتری‌های روده هضم شوند و از طریق روده بزرگ جذب شوند. پلی فنول‌های حاصل از کاکائو می توانند مقدار بیفیدوباکتریوم و لاکتوباسیل‌ها (باکتری‌های مفید) را در انسان افزایش دهند و همچنین مقدار کلستریدیا (باکتری مضر)را کاهش دهند[۹]. علاوه بر این ، این تغییرات در میکروبیوتا با سطح پایین‌تری گلیسیرید و پروتئین واکنش پذیر C ، که نشانگر التهاب همراه است[ ۱۰].در خلاصه:پلی فنول‌ها توسط سلول های انسانی قابل هضم نیستند ، اما توسط میکروبیوتای روده تجزیه می شوند. آنها ممکن است نتایج سلامتی مرتبط با بیماری‌های قلبی و التهاب را بهبود ببخشند.چند منبع برای پلی فنول‌ها:کاکائو و شکلات تلخپوست انگورچای سبزبادام هاپیازهابلوبریشراب قرمزکلم بروکلی گیاهخواریرژیم های غذایی حاوی غذاهای حیوانی باعث رشد انواع مختلف باکتری های روده ای نسبت به رژیم های گیاهی می شوند[۱۱]. تعدادی از مطالعات نشان داده است که رژیم های گیاهی می توانند به نفع میکروبیوتای روده باشند. این ممکن است به دلیل محتوای فیبر بالاتر آنها باشد. یک مطالعه کوچک نشان داد که رژیم گیاهخواری منجر به کاهش سطح باکتری های بیماریزا در افراد چاق و همچنین کاهش وزن ، التهاب و سطح کلسترول می شود[۱۲]. مطالعه دیگری نشان داده که یک رژیم گیاهخواری باکتریهای عامل بیماری ، مانند E. coli را به طور قابل توجهی کاهش می دهد[۱۳]. نمونه از گیاهانی که دارای فیبر بالا و برای رشد باکتری‌های مفید روده مناسب هستند:تمشککنگر فرنگینخود سبزکلم بروکلینخودعدسلوبیا (کلیه ، چیتی و سفید)غلات کاملرژیم های گیاهی و گیاهی ممکن است باعث بهبود میکروبیوتا شوند. با این حال ، مشخص نیست که آیا تأثیرات مثبت مرتبط با این رژیم ها می تواند به دلیل کمبود مصرف گوشت باشد.شیردهیمیکروبیوتای کودک از بدو تولد شروع به رشد مناسب می کند. با این حال ، برخی از مطالعات اخیر نشان می دهد که نوزادان ممکن است قبل از تولد در معرض برخی از باکتری ها قرار بگیرند[۱۴]. در طی دو سال اول زندگی ، میکروبیوتای نوزاد به طور مداوم در حال رشد و غنی از بیفیدوباکتریوم مفید است ، که می تواند قندهای موجود در شیر مادر را هضم کند[۱۵]. بسیاری از مطالعات نشان داده است که نوزادانی که از شیرخشک تغذیه می شوند دارای میکروبیوتای تغییر یافته ای هستند که بیفیدوباکتریوم کمتری نسبت به نوزادانی که از شیر مادر تغذیه می کنند، دارد[۱۶]. شیردهی همچنین با میزان کمتری از آلرژی ، چاقی و سایر بیماری ها همراه است که ممکن است به دلیل تفاوت در میکروبیوتای روده باشد[۱۷].شیردهی به نوزاد کمک می کند تا یک میکروبیوتای سالم ایجاد کند ، که ممکن است به محافظت در برابر بیماری های خاص در زندگی بعدی کمک کند.شیرین کنند‌های مصنوعیاز شیرین کننده های مصنوعی به عنوان جایگزین شکر استفاده می شود. با این حال ، برخی مطالعات نشان داده اند که می توانند بر روی میکروبیوتای روده تأثیر منفی بگذارند. یک مطالعه روی موش ها نشان داد که آسپارتام ، یک شیرین کننده مصنوعی ، باعث افزایش وزن می شود ، اما همچنین باعث افزایش قند خون و اختلال در پاسخ انسولین می شود[۱۸]. موشهایی که از آسپارتام تغذیه می کردند ، کلستریدیوم و انتروباکتریاسه بیشتری در روده های خود داشتند که هر دو در تعداد بسیار زیادی با بیماری در ارتباط هستند. مطالعه دیگر نتایج مشابهی را در موش و انسان نشان داد. این نشان داد که تغییراتی در میکروبیوتا ایجاد شده که شیرین کننده های مصنوعی تأثیرات منفی بر سطح قند خون دارند[۱۹].شیرین کننده های مصنوعی به دلیل تأثیر آنها بر میکروبیوت روده ممکن است بر میزان قند خون تأثیر منفی بگذارندو باز هم تنوع در مورد این سوال که چه ترکیبی از میکروب ها برای یک میکروبیوم سالم لازم است ، جواب این است که تنوع مهم است. به نظر می رسد افرادی که در روده تنوع بیشتری از باکتری دارند، سالم ترند. به نظر می رسد یک رژیم غذایی از غذاهای فرآوری شده که دارای چربی و قند زیاد و فیبر و عناصر غذایی مغذی کمی برای روده و ذهن باشد، باعث کاهش تنوع میکروبیوم روده، افزایش التهاب و افزایش خطر افسردگی می شود[۲۰]. به عنوان مثال غلات کامل حاوی مقدار زیادی فیبر و کربوهیدرات های غیر قابل هضم مانند بتا گلوکان هستند. این کربوهیدرات ها در روده کوچک جذب نمی شوند و در عوض به روده بزرگ راه پیدا می کنند. در روده بزرگ ، آنها توسط میکروبیوتا تجزیه می شوند و باعث رشد برخی از باکتریهای مفید می شوندمطالعه بالینی طولانی مدت SUN (دانشگاه Seguimiento ناوارا) از سال 2000 برای روی دانش آموختگان دانشگاه در اسپانیا برای تجزیه و تحلیل ارتباط بین الگوهای رژیم غذایی و سلامتی ، از جمله افسردگی انجام شده است. یکی از یافته های آن این است که هرچه ذاهای فوق العاده فراوری شده (فست فود) (معمولاً غذاهای کم انرژی که به طور قابل توجهی از حالت اصلی تغییر می کنند) بخورید ، خطر افسردگی بیشتر می شود. در طول دهه گذشته ، مطالعات مشاهده ای از این نوع به طور مداوم نشان داده است که رژیم های غذایی کاملاً منظم که غذاهای فوق العاده فراوری شده کمی دارند ، در برابر افسردگی محافظت می کنند. اما محقق بهداشت عمومی Almudena Sánchez Villegas در دانشگاه لاس پالماس گران کاناریا ، اسپانیا ، می گوید آزمایشات کنترل شده تصادفی بیشتری برای آزمایش مداخلات غذایی خاص مورد نیاز است. این به محققان این امکان را می دهد تا دستورالعمل های موجود رژیم غذایی بین المللی جامعه بین المللی روانپزشکی تغذیه را برای پیشگیری از افسردگی اصلاح کنند که سانچز ویلاگاس یکی از نویسندگان آن است. از آنجا که به نظر می رسد پاسخ های فردی به غذا توسط میکروبیوم روده در هر فرد متفاوت است ، محققان برای آزمایش اینکه چه کسی احتمالاً از مداخلات غذایی قبل از تجویز در کلینیک استفاده می کند ، به آزمایشات بزرگتری نیاز دارند. تا آن زمان ، در نهایت پیام بهداشت عمومی ساده است: هیچ ابر غذایی وجود ندارد که سلامت روانی مثبت را تضمین کند. تنها یک رژیم غذایی متعادل با مقدار زیادی میوه، سبزیجات و فیبر و تعداد کمی غذای فرآوری شده تامین کننده میکروبیوم سالم است.