基于代谢模型的益生菌设计的生态建模
摘要：微生物群落在人体肠道中的组成对人类健康产生深远影响。这一观察促使了广泛使用微生物组疗法，包括未经处方的“益生菌”治疗，旨在改变微生物组的组成。尽管有如此多的前景和商业利益，但影响微生物组靶向治疗成功与否的因素仍不清楚。我们研究导致微生物组中引入的新颖细菌菌株成功扎根的生物相互作用。我们使用基于广义资源分配约束的成对基因组规模代谢建模，构建了一个包括818个物种之间的相互作用网络，并在AGORA数据库中提供了良好发展模型。我们使用来自三个实验性引种研究样本中的分离群落创建诱导子图，并根据网络结构评估入侵者扎根的可能性。为此，我们使用一组动力学模型，设计成反映连接网络拓扑与生长动力学的关系。我们表明，广义的洛特卡-伏尔泰拉模型能够强大地预测特定的入侵者或益生菌是否能够成功扎根到个体的微生物组中。此外，我们还展示了该模型的机制性质对于揭示哪些微生物-微生物相互作用可能推动扎根过程具有用处。
作者：James D. Brunner and Nicholas Chia
论文ID：2210.03198
分类：Quantitative Methods
分类简称：q-bio.QM
提交时间：2022-10-10