KR20200019116A - 피부 균총의 분석에 기반한 맞춤형 피부 케어 제품 및 개인 케어 제품 - Google Patents

피부 균총의 분석에 기반한 맞춤형 피부 케어 제품 및 개인 케어 제품 Download PDF

Info

Publication number
KR20200019116A
KR20200019116A KR1020197029763A KR20197029763A KR20200019116A KR 20200019116 A KR20200019116 A KR 20200019116A KR 1020197029763 A KR1020197029763 A KR 1020197029763A KR 20197029763 A KR20197029763 A KR 20197029763A KR 20200019116 A KR20200019116 A KR 20200019116A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microbiome
profile
skin
subject
generated
Prior art date
Application number
KR1020197029763A
Other languages
English (en)
Inventor
사산 아미니
다나 호세이니
에베이 윌폰 슈와르츠
Original Assignee
프로더믹, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 프로더믹, 인코포레이티드 filed Critical 프로더믹, 인코포레이티드
Publication of KR20200019116A publication Critical patent/KR20200019116A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B30/00—ICT specially adapted for sequence analysis involving nucleotides or amino acids
    • G16B30/10—Sequence alignment; Homology search
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/689—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for bacteria
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C12Q1/06—Quantitative determination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C12Q1/14—Streptococcus; Staphylococcus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6869—Methods for sequencing
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B30/00—ICT specially adapted for sequence analysis involving nucleotides or amino acids
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B40/00—ICT specially adapted for biostatistics; ICT specially adapted for bioinformatics-related machine learning or data mining, e.g. knowledge discovery or pattern finding
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B5/00—ICT specially adapted for modelling or simulations in systems biology, e.g. gene-regulatory networks, protein interaction networks or metabolic networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Bioethics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

본 발명의 실시양태는, 임의의 피부 병태가 편리공생 또는 상리공생 미생물 또는 그들의 연관된 대사물의 불균형 또는 부재의 결과인지를 결정하기 위해 먼저 개체의 피부 및 피하 조직을 평가하는 것을 목표로 하여, 피부 및 피하 조직 미생물 균총 및 이의 연관된 대사체의 특성화를 가능하게 하는 실험 및 컴퓨터 사용 워크플로우의 조합에 관한 것이다. 특히, 본원에 제공된 방법 및 연관된 컴퓨터 사용 플랫폼의 실시양태는, 피부 및 피하 조직 균총 및 그로부터 이의 연관된 대사체에 관하여 맞춤형 또는 개인맞춤형 시험을 수행하고 맞춤형 또는 개인맞춤형 정보를 수득하는 것에 관한 것이다. 이는 개체의 피부 및 피하 조직 상의 수백 개의 미생물 또는 대사물을 동시에 식별하고 결과 프로파일을 피부 프로파일 데이터베이스로부터의 이전에 축적된 건강한 프로파일과 비교함으로써 달성될 수 있다. 개체 프로파일은 건강 프로파일을 유지하거나 개체의 피부 및 피하 조직 균총 또는 이의 연관된 대사체를 건강한 프로파일에 가깝게 이동시켜 동시에 미생물 균총과 호스트의 면역계 사이의 상승작용을 향상시키는 독점적 프로바이오틱 피부 케어 제품 및 개인 케어 제품의 기반을 제공한다.

Description

피부 균총의 분석에 기반한 맞춤형 피부 케어 제품 및 개인 케어 제품
상호 참조
본 출원은 2017년 3월 10일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/469,655로부터의 우선권의 이익을 주장하며, 이는 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.
배경
약 100조개의 미생물이 인체의 약 10조개의 인간 세포보다 훨씬 많이 인체 내 및 인체 상에 살고 있다. 이러한 보통 무해한 바이러스, 세균 및 진균은 편리공생(commensal) 또는 상리공생(mutualistic) 유기체로 지칭된다.
편리공생 및 상리공생 유기체는 많은 방식으로 우리 신체를 건강하게 하는 데 도움을 준다: 그들은 음식을 소화하고 영양소, 예를 들어 비타민 B 및 K를 섭취하는 것을 도와주며, 면역계의 발달을 촉진하며, 예를 들어 질환을 유발하는 세균 병원체와 경쟁함으로써 병원체의 집락형성을 막는다. 개체의 신체 내 및 상에 살고 있는 편리공생, 상리공생 및 병원성의 모든 미생물은 함께 마이크로비옴(microbiome)으로 지칭된다. 개체의 신체의 마이크로비옴을 포함하는 유기체의 대상 과정 및 대사 과정의 생성물은 대사체(metabolome)로 지칭된다. 마이크로비옴 내의 유기체의 평형 및 마이크로비옴을 포함하는 이들 유기체와 연관된 대사체는 개체의 건강 상태와 밀접하게 연관되어 있으며 그 반대도 마찬가지이다.
본원에는, 인간 및 동물 사용을 위한 맞춤형 피부 케어 및 개인 케어 제품의 생성을 위한 시스템 및 방법 및 보다 특히, 제한 없이, 균총(flora) 및/또는 피부 및 피하 조직에 서식하는 균총의 대사 활성의 초기 평가에 기반하는 개인 케어 제품의 개발이 기재된다.
본원에는, 피부 및 피하 조직 균총 및 대사체의 결과 프로파일을 일 세트의 건강한 피부 타입 및 건강하지 않은 피부 타입으로부터 결정된 범위 내에 속하는 균총의 양 및 다양성으로 표현되는 건강한 프로파일과 비교하고, 이어서 시험 대상체의 피부 및 피하 조직에 있는 균총 및 이의 연관된 대사체를 증강시키거나 건강한 균총 프로파일을 시험 대상체의 프로파일에 복제할 피부 케어 및 개인 케어 제품을 맞춤화하는, 피부 및 피하 조직 균총, 예를 들어 마이크로비옴 및 이의 연관된 대사체를 분석하기 위한 시스템 및 방법이 기재된다.
차세대 서열분석(NGS)은 피부 및 피하 조직에 서식하는 마이크로비옴을 신속하고 정확하게 식별하고 프로파일링하는 기회를 만들었고, 이는 이어서 건강한 마이크로비옴을 유지하거나 건강한 프로파일을 확립하기 위해 특별히 만든 편리공생 및/또는 상리공생 유기체의 혼합물을 블렌딩함으로써 프로파일을 건강한 평형 또는 프로파일로 이동시키는 맞춤형(customized) 또는 개인맞춤형(personalized) 피부 케어 및 개인 케어 제품을 제조하기 위한 기회를 만든다. 최적 균총은 또한 그의 건강 이점을 더욱 증가시키는 상승작용 방식으로 호스트 면역계와 상호작용한다. 개체의 연관된 대사체는 또한 질량-분광분석 기반 시스템에 의해 또는 게놈-기반 대사체 모델링 및 플럭스-균형 분석을 이용하여 프로파일링되어 건강한 대사체 프로파일을 만드는 데 사용될 수 있다. 임의의 유익한 대사물의 결핍도 보충될 수 있다.
종래의 특정 피부 병태의 치료는 편리공생 및 상리공생 세균을 포함하는 마이크로비옴에 크게 영향을 끼치는 항생제를 포함한다. 다른 종래의 특정 피부 병태의 치료는 소염제, 예를 들어 면역 반응에 국소적 및 전신적 효과를 갖는 스테로이드를 포함한다. 항생제 및 스테로이드 기반 요법인 이들 종래의 치료는 모두, 병태가 편리공생 또는 상리공생 미생물의 불균형 또는 부재, 기회주의적 또는 병원성 세균의 과잉, 또는 필수 또는 유익한 대사물의 결핍 때문인 경우, 피부 병태의 근본적인 원인을 해결하지 못할 수 있다.
본원에는 대상체의 피부 또는 피하 조직의 마이크로비옴을 특성화(characterization)하는 방법이 기재된다. 상기 방법은 a) 대상체의 피부 또는 피하 조직으로부터 복수의 미생물을 포함하는 샘플을 수득하는 단계; 및 b) 대상체의 마이크로비옴을 특성화하기 위해 복수의 미생물을 분석 및 분류하여 대상체의 마이크로비옴을 특성화하는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 방법은 추가로 대상체의 마이크로비옴을 참조 마이크로비옴과 비교하는 단계 또는 대상체의 마이크로비옴 프로파일을 생성하는 단계, 또는 대상체가 갖거나 발병할 위험이 있는 질환 또는 장애를 식별하는 단계, 또는 개인맞춤형 치료 요법을 대상체에게 제공하는 단계를 포함한다. 다양한 실시양태에서, 참조 마이크로비옴은 건강한 프로파일을 갖는 것으로 분류되고, 대상체의 마이크로비옴과 참조 마이크로비옴 사이의 유사성은 대상체의 마이크로비옴을 건강한 프로파일을 갖는 것으로 식별한다. 대안적으로, 참조 마이크로비옴은 질환 또는 장애를 갖거나 이를 가질 위험이 있는 것으로 분류되고, 대상체의 마이크로비옴과 참조 마이크로비옴 사이의 유사성은 대상체의 마이크로비옴을 질환 또는 장애를 갖거나 이를 가질 위험이 있는 것으로 식별한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 복수의 대상체의 피부 또는 피하 조직의 마이크로비옴을 특성화하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 a) 복수의 대상체의 피부 또는 피하 조직으로부터 복수의 샘플을 수득하는 단계로서, 각각의 샘플은 복수의 미생물을 포함하는 단계; 및 b) 복수의 샘플의 각각의 샘플의 복수의 미생물을 분석 및 분류하여 복수의 샘플 각각의 마이크로비옴을 식별함으로써 복수의 대상체의 마이크로비옴의 특성화를 포함하는 분석 결과를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 방법은 복수의 샘플의 개별 코호트를 식별하기 위해 분석 결과를 클러스터링하는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 각각의 개별 코호트는 특정 표현형 또는 프로파일을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 각각의 개별 코호트는 유사한 마이크로비옴을 갖는 샘플, 공통 피부 질환 또는 장애를 갖는 대상체로부터의 샘플, 또는 유사한 대사물 프로파일을 갖는 대상체로부터의 샘플을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 대상체의 질환 또는 장애를 진단하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 a) 대상체의 피부 또는 피하 조직으로부터 복수의 미생물을 포함하는 샘플을 수득하는 단계; b) 복수의 미생물을 분석 및 분류하여 대상체의 마이크로비옴을 식별하는 단계; 및 c) 대상체의 마이크로비옴을 질환 또는 장애를 갖거나 이의 위험을 갖는 대상체의 마이크로비옴을 나타내는 참조 마이크로비옴과 비교하는 단계로서, 대상체의 마이크로비옴과 참조 마이크로비옴 사이의 유사성은 질환 또는 장애의 위험이 있거나 이를 갖는 대상체를 나타냄으로써 대상체의 질환 또는 장애를 진단하는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 방법은 추가로 개인맞춤형 치료 요법을 대상체에 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 방법은 추가로 맞춤형 치료 제제를 제제화 및 대상체에게 투여하는 단계를 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 질환 또는 장애를 갖거나 이의 위험을 갖는 대상체에 대한 맞춤형 치료 제제를 제제화하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 a) 대상체의 피부 또는 피하 조직으로부터 복수의 미생물을 포함하는 샘플을 수득하는 단계; b) 복수의 미생물을 분석 및 분류하여 대상체의 마이크로비옴을 식별하는 단계; c) 대상체의 마이크로비옴을 질환 또는 장애를 갖거나 이의 위험을 갖는 대상체의 마이크로비옴을 나타내는 참조 마이크로비옴과 비교하는 단계로서, 대상체의 마이크로비옴과 참조 마이크로비옴 사이의 유사성은 질환 또는 장애의 위험이 있거나 이를 갖는 대상체를 나타내는 단계; 및 d) 대상체의 마이크로비옴과 질환 또는 장애를 갖거나 이의 위험을 갖는 대상체의 마이크로비옴을 나타내는 참조 마이크로비옴의 비교에 기반하여 맞춤형 치료 제제를 제제화함으로써 맞춤형 치료 제제를 제제화하는 단계를 포함한다. 또 다른 측면에서, 상기 방법을 통해 제제화되는 치료 제제가 대상체에게 제공된다.
본원에는 체취를 평가하기 위해 대상체의 조직의 마이크로비옴을 특성화하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 a) 대상체로부터 복수의 미생물을 포함하는 샘플을 수득하는 단계; b) 복수의 미생물을 분석 및 분류하여 대상체의 마이크로비옴을 특성화하는 단계; c) 대상체를 낮은 체취 또는 높은 체취를 갖는 것으로 분류하는 단계; 및 d) 임의적으로, 조성물, 예를 들어 치료 제제를 대상체에게 투여함으로써 대상체의 마이크로비옴을 특성화하는 단계를 포함한다. 실시양태에서, 세균은 프로피오니박테리아(Propionibacteria), 스타필로콕시(Staphylococci) 또는 코리네박테리아(Corynebacteria) 속이다. 한 실시양태에서, 분류는 세균 균주의 상이한 종, 예를 들어 프로피오니박테리움 아크네스(Propionibacterium acnes)의 상이한 종의 비율을 측정하는 것을 포함한다.
본원에는 대상체의 체취를 평가 및 치료하는 방법이 기재된다. 상기 방법은 a) 대상체로부터 세균을 포함하는 샘플을 수득하는 단계; b) 세균을 분석 및 분류하여 대상체의 마이크로비옴을 특성화하는 단계로서, 분석 및 분류는 프로피오니박테리움 아크네스의 상이한 종의 존재비(abundance)를 결정하는 것을 포함하는 단계; c) 프로피오니박테리움 아크네스의 상이한 종의 존재비에 기반하여 대상체의 체취 평가를 제공하는 단계; 및 d) 임의적으로, 조성물, 예를 들어 치료 제제를 대상체에 투여함으로써 대상체의 체취를 평가 및 치료하는 단계를 포함한다.
본원에는 하기 단계를 포함하는 마이크로비옴을 제공하는 개체를 특성화하는 방법이 기재된다: 상기 마이크로비옴과 연관된 뉴클레오티드 서열을 포함하는 서열 프로파일을 생성하는 단계; 상기 마이크로비옴과 연관된 세포 성장률, 상기 마이크로비옴과 연관된 영양소 흡수율 및 상기 마이크로비옴과 연관된 부산물 분비율로 이루어진 군으로부터 선택되는 대사체 프로파일을 생성하는 단계; 상기 서열 프로파일 및 상기 대사체 프로파일을 참조 프로파일과 비교하여 비교 결과를 생성하는 단계; 및 상기 비교 결과에 기반하여 상기 개체의 특성화를 생성하는 단계. 일부 실시양태에서, 상기 샘플은 피부 또는 털을 포함한다. 일부 실시양태에서, 복수의 뉴클레오티드 서열은 전체 게놈 서열분석을 이용하여 생성된다, 일부 실시양태에서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열은 차세대 서열분석을 이용하여 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열은 생거-서열분석을 이용하여 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열은 16S rDNA 서열분석을 이용하여 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열은 16S rRNA 서열분석을 이용하여 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 복수의 미생물 중 하나 이상은 프로피오니박테리아, 스타필로콕시, 또는 코리네박테리아 속으로부터의 세균을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 대사 프로파일은 질량-분광분석을 이용하여 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 하나 이상의 참조 프로파일은 조직 샘플과 연관된 장애를 갖지 않는 개체로부터의 마이크로비옴 및 대사체 데이터로 훈련된 기계 학습 알고리즘에 의해 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 비교 결과는 조직 샘플과 연관된 장애를 갖는 개체 및 갖지 않는 개체 둘 다로부터의 마이크로비옴 및 대사체 데이터로 훈련된 기계 학습 알고리즘에 의해 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 장애는 여드름을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 장애는 체취를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 조직 샘플의 상기 특성화는 상기 조직 샘플 내의 장애의 존재 및 상기 장애의 상대적 존재 정도의 결정을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 비교 결과, 상기 서열 프로파일 및 상기 대사체 프로파일 중 하나 이상은 맞춤 치료 양식을 결정하는 데 사용된다. 일부 실시양태에서, 상기 맞춤 치료 양식은 상기 복수의 미생물 중 하나 이상의 성장을 촉진하는 하나 이상의 작용제를 포함한다.
본원에는 하기를 포함하는 마이크로비옴을 제공하는 개체를 특성화하기 위한 시스템이 기재된다: 프로세서; 및 프로세서로 하여금, 상기 마이크로비옴과 연관된 서열을 포함하는 서열 프로파일을 생성하게 하고; 상기 마이크로비옴과 연관된 세포 성장률, 상기 마이크로비옴과 연관된 영양소 흡수율 및 상기 마이크로비옴과 연관된 부산물 분비율로 이루어진 군으로부터 선택되는 대사체 프로파일을 생성하게 하고; 상기 서열 프로파일 및 상기 대사체 프로파일을 하나 이상의 참조 프로파일과 비교하여 비교 결과를 생성하게 하고; 및 상기 비교 결과에 기반하여 상기 개체의 특성화를 생성하게 하는, 프로세서에 의해 실행가능한 명령어로 인코딩된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체. 일부 실시양태에서, 상기 샘플은 피부 또는 털을 포함한다. 일부 실시양태에서, 복수의 뉴클레오티드 서열은 전체 게놈 서열분석을 이용하여 생성된다, 일부 실시양태에서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열은 차세대 서열분석을 이용하여 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열은 생거-서열분석을 이용하여 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열은 16S rDNA 서열분석을 이용하여 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열은 16S rRNA 서열분석을 이용하여 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 복수의 미생물 중 하나 이상은 프로피오니박테리아, 스타필로콕시, 또는 코리네박테리아 속으로부터의 세균을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 대사 프로파일은 질량-분광분석을 이용하여 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 하나 이상의 참조 프로파일은 조직 샘플과 연관된 장애를 갖지 않는 개체로부터의 마이크로비옴 및 대사체 데이터로 훈련된 기계 학습 알고리즘에 의해 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 비교 결과는 조직 샘플과 연관된 장애를 갖는 개체 및 갖지 않는 개체 둘 다로부터의 마이크로비옴 및 대사체 데이터로 훈련된 기계 학습 알고리즘에 의해 생성된다. 일부 실시양태에서, 상기 장애는 여드름을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 장애는 체취를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 조직 샘플의 상기 특성화는 상기 조직 샘플 내의 장애의 존재 및 상기 장애의 상대적 존재 정도의 결정을 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 비교 결과, 상기 서열 프로파일 및 상기 대사체 프로파일 중 하나 이상은 맞춤 치료 양식을 결정하는 데 사용된다. 일부 실시양태에서, 상기 맞춤 치료 양식은 상기 복수의 미생물 중 하나 이상의 성장을 촉진하는 하나 이상의 작용제를 포함한다.
도 1은 피부 및 피하 조직 균총을 프로파일링하기 위한 예시적인 실험 및 분석 파이프라인을 도시한다.
도 2는 건강한 컨센서스(consensus) 프로파일 또는 참조 프로파일 생성에 대한 예시적인 도식을 도시한다.
도 3은 하나 이상의 샘플과 하나 이상의 참조 프로파일의 비교에 대한 예시적인 도식을 도시한다.
도 4는 본원에 기재된 시스템 및 방법의 실시양태에 사용된 게놈-스케일 대사 재구성 또는 GSM을 모델링하기 위한 알고리즘에 대한 도식적 표현을 도시한다.
도 5는 개체로부터 채취한 샘플을 분류하고 개체에게 맞춤 요법을 제공하는 방법의 도시적 표현을 도시한다.
도 6은 본원에 기술된 시스템의 예시적인 실시양태를 도시한다.
도 7은 본 발명의 한 실시양태에서의 평균 미생물 조성을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 8은 본 발명의 한 실시양태에서의 미생물 조성을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 9는 본 발명의 한 실시양태에서의 미생물 조성을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 10은 본 발명의 한 실시양태에서의 미생물 조성을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 11은 본 발명의 한 실시양태에서의 차별적 미생물 조성을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 12는 본 발명의 한 실시양태에서의 실험 데이터를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 13은 본 발명의 한 실시양태에서의 실험 데이터를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 14는 본 발명의 한 실시양태에서의 차별적 매핑 데이터를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 15는 본 발명의 한 실시양태에서의 차별적 매핑 데이터를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 16은 생성된 체취 모델과 관련된 결과를 제시하는 표를 도시한다.
도 17은 생성된 체취 모델과 관련된 결과를 제시하는 그래프를 도시한다.
본원에서 사용된 용어 "개체"는 임의의 인간 또는 동물을 지칭한다.
마이크로비옴을 포함하는 유기체의 예는 시험관내, 생체외 및/또는 생체내에서 인간 피부를 콜로니화(즉, 인간 피부에 살거나 증식) 또는 일시적으로 서식하는 원핵생물 및 진핵생물 둘 다를 포함한다. 예시적인 피부 편리공생 미생물은 알파프로테오박테리아(Alphaproteobacteria), 베타프로테오박테리아(Betaproteobacteria), 감마프로테오박테리아(Gammaproteobacteria), 프로피오니박테리아, 코리네박테리아, 악티노박테리아(Actinobacteria), 클로스트리디알레스(Clostridiales), 락토바실라레스(Lactobacillales), 스타필로코쿠스(Staphylococcus), 바실루스(Bacillus), 마이크로코쿠스(Micrococcus), 스트렙토코쿠스(Streptococcus), 박테로이달레스(Bacteroidales), 플라보박테리알레스(Flavobacteriales), 엔테로코쿠스(Enterococcus), 슈도모나스(Pseudomonas), 말라세지아(Malassezia), 마이디다(Maydida), 데바로요마이세스(Debaroyomyces) 및 크립토코쿠스(Cryptococcus)를 포함하나, 이로 제한되지 않는다.
마이크로비옴 및/또는 대사체 데이터를 특성화하기 위한 시스템 및 방법
본원에는 개별 조직을 특성화하는 시스템 및 방법이 기재된다. 시스템 및 방법의 일부 실시양태에서, 특성화될 조직은 피부를 포함한다. 본원에 기재된 특성화의 과정은, 예를 들어 개체의 피부로부터 채취된 샘플의 미생물 균총 및/또는 연관된 대사체의 분석을 포함한다. 일부 실시양태에서, 특성화 과정은 조직의 상태(예를 들어, 질환 또는 장애)가 편리공생 또는 상리공생 미생물의 불균형 또는 부재 및/또는 연관된 대사체의 불균형 및 결핍의 결과인지의 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
본원에는 샘플을 특성화하기 위해 특정 장애 및 질환을 갖는 개체로부터 채취된 샘츨을 분석하기 위한 시스템 및 방법이 기재되며, 일부 실시양태에서 특성화에 기반하여 개체에게 맞춤 요법을 제공한다. 더 구체적으로, 분석은 (a) 마이크로비옴을 포함하는 미생물의 분류, (b) 마이크로비옴과 연관된 대사체 프로파일 및/또는 (c) 개체에서 마이크로비옴 및/또는 대사체의 물리적 표현의 관점에서 샘플과 연관된 마이크로비옴 및/또는 대사체 데이터를 특성화하기 위해 샘플에 대해 수행된다.
예를 들어, 본원에 기재된 시스템 및 방법의 일부 실시양태에서, 상이한 세균의 퍼센트가 샘플 내에서 확인되며, 개체의 마이크로비옴에 대한 불균형이, 전형적으로 정상적 개체의 마이크로비옴에서는 (또는 비-질환 상태의 이 개체에서는) 낮은 수인, 미생물 종의 과성장의 형태로 검출된다.
예를 들어, 본원에 기재된 시스템 및 방법의 일부 실시양태에서, 대사체 프로파일은 개체로부터 채취한 샘플에 존재하는 대사물의 퍼센트를 확인하고 전형적으로 정상 개체에서는 (또는 비-질환 상태의 이 개체에서는) 적은 수인 특정 대사물의 과생산 관점에서 불균형을 검출하는 관점에서 결정된다.
예를 들어, 본원에 기재된 시스템 및 방법의 일부 실시양태에서, 마이크로비옴 및/또는 대사체의 물리적 표현은 개체의 마이크로비옴 및/또는 대사체 특성을 정상 개체 (또는 비-질환 상태의 동일한 개체)의 것과 비교함으로써 개체에서 식별된다. 즉, 일부 실시양태에서, 개체의 마이크로비옴 및/또는 대사체의 물리적 표현은 개체의 마이크로비옴 및/또는 대사체의 특성과 다른 개체의 마이크로비옴 및/또는 대사체의 비교를 기반으로 하여 그들이 높은 양의 체취를 갖는다는 것을 나타낸다. 이러한 방식으로, 개체는 분류된다. 이 특정 예에서, 개체는 많은 양의 체취를 갖는 것으로 분류된다.
개체로부터 채취된 샘플의 특성화는, 일부 실시양태에서, 한 개체의 샘플 분석 결과와 하나 이상의 건강 개체의 샘플 분석 결과의 비교에 기반한다. 건강한 개체는 건강한 마이크로비옴을 갖는, 예를 들어 질환 또는 장애, 또는 이의 위험이 없고/없거나 특정 질환 또는 장애가 없는 것으로 결정된 샘플 또는 샘플 분석 데이터를 제공한다. 이와 같이, 일부 실시양태에서, 참조 마이크로비옴은 피부 장애 및/또는 특정 바람직하지 않은 표현형을 갖지 않는 하나 이상의 건강한 개체로부터 수득되는 하나 이상의 세포 샘플로부터 채취된다. 마찬가지로, 건강한 프로파일은 일 세트의 건강한 피부 타입으로부터 결정된 범위 내에 속하는 다량의 다양한 균총을 포함한다. 용어 건강한 피부는 염증, 발진, 피부염, 아토피성 피부염, 습진, 건선, 비듬, 여드름, 연조직염, 장미증, 사마귀, 지루성 각화증, 광선 각화증, 어루러기, 바이러스성 피진, 대상포진, 백선증, 및 암, 예를 들어 기저 세포 암종, 편평 세포 암종, 및 흑색종을 포함하나 이로 제한되지 않는 피부 병태, 질환 또는 장애가 없는 피부를 포함한다. 샘플 분석에 기반하여 개체를 분류하는 본원에 기재된 시스템 및 방법은 또한 특정 개체에서 질환 및 장애의 진단을 제공한다. 본원에 기재된 시스템 및 방법의 실시양태에 의해 진단되는 질환 및 장애의 비제한적 예는 염증, 발진, 피부염, 아토피성 피부염, 습진, 건선, 비듬, 여드름, 연조직염, 장미증, 사마귀, 지루성 각화증, 광선 각화증, 어루러기, 바이러스성 피진, 대상포진, 백선증, 및 암, 예를 들어 기저 세포 암종, 편평 세포 암종, 흑색종, 암종, 및 육종을 포함한다.
본원에 기재된 시스템 및 방법과 사용하기에 적합한 샘플은 비침습적 기술, 예를 들어 테이프 스트리핑, 스크래핑, 면봉처리 또는 더 침습적인 기술, 예를 들어 대상체의 생검에 의해 수득되는 피부 또는 피하 조직 샘플을 포함한다. 본원에 기재된 시스템 및 방법에 사용하기에 적합한 샘플은 개체의 피부 또는 피하 조직으로부터 유래되는 임의의 작용제를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 마찬가지로, 본원에 기재된 시스템 및 방법에 사용하기에 적합한 샘플은, 일부 실시양태에서, 질환 또는 병리학적 또는 생리학적 상태, 예를 들어 건선 또는 피부염의 결과로 의심되는 질환 또는 장애를 나타내는 것으로 보이는 피부 부위, 또는 주변 가장자리 또는 조직으로부터 채취된다. 마찬가지로, 주변 가장자리 또는 주변 조직으로부터 채취되는 샘플은 질환 또는 장애를 나타내는 것으로 보이는 피부에 인접하나 달리 정상인 것으로 보이는 대상체의 조직을 지칭하며, 이들 샘플 타입도 본원에 기재된 시스템 및 방법에 사용하기에 적합하다. 피부 및 피하 조직은 신체의 외부 보호 커버링을 포함하고, 표피(각질층을 포함) 및 기저 진피를 포함하고, 땀 및 피지샘 뿐만 뿐만 아니라 모공 구조물 및 손발톱을 포함하는 것으로 이해된다. 본 출원을 통해, 형용사 "피부의" 및 "피하의"가 사용될 수 있으며, 그들이 사용되는 문맥에 따라, 일반적으로 피부의 속성을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 인간 피부의 표피는 수개의 구별되는 피부 조직 층을 포함한다. 가장 깊은 층은 원주 세포로 이루어진 기저층이다. 위에 놓인 층은 다면체 세포로 구성된 가시층이다. 가시층으로부터 밀어 올려진 세포는 평평해지며, 케라토히알린 과립을 합성하여 과립층을 형성한다. 이들 세포는 바깥쪽으로 이동하므로, 그들은 그들의 핵을 상실하고, 케라토히알린 과립은 융합하고 당김원섬유와 섞인다. 이것은 투명층이라 불리는 투명한 층을 형성한다. 투명층의 세포는 밀집된다. 세포가 투명층으로부터 위로 이동함에 따라, 그들은 많은 불투명 인설 층으로 압축된다. 이들 세포는 각질로 완전히 채워지고 핵을 포함하는 모든 다른 내부 구조물을 상실한 세포의 완전히 평평해진 잔해이다. 이들 인설은 표피의 외층인 각질층을 구성한다. 각질층의 바닥에서, 세포는 밀착되어 서로 강하게 부착되지만 더 높은 층에서 그들은 느슨하게 채워지고, 결국 표면에서 벗겨진다.
예를 들어, 본원에 기재된 비-침습적 샘플 수집 방법을 이용하여 수득된 세포 샘플은 샘플 내, 샘플 상, 또는 달리 이와 연관하여 발견되는 핵산 분자 또는 단백질을 단리하는 데 사용된다. 더 구체적으로, 단리된 핵산 분자는 샘플과 연관된 마이크로비옴을 포함하는 미생물로부터의 DNA 및 RNA를 포함한다.
도 1은 피부 및 피하 조직 균총을 프로파일링하는 예시적인 방법을 도시한다. 제1 단계에서, 피부 또는 피하 조직 샘플로부터 수집된 혼합 집단으로부터의 미생물 게놈의 형성 영역이 다양한 세균 종의 최대 다양성을 포착하도록 디자인된 범용 프라이머 서열로 증폭된다. 제2 단계에서, 증폭된 영역은 다양한 공급원으로부터의 샘플의 다중 프로세싱이 가능하도록 고유하게 색인처리된다(핵산 수거 및 제조). 제3 단계에서, 상이한 공급원으로부터의 증폭된 영역은 NGS 플랫폼에서 짝형성 말단(Paired End: PE) 모드로 조합되고 서열분석되거나 대안적으로 생거 서열 분석, 질량-분광분석, 정량적 PCR, 면역형광, 인시츄 하이브리드화 또는 미생물 염색 기반 플랫폼 상에서 분석될 수 있다. 제4 단계에서, 식별 플랫폼의 미가공(raw) 출력은 상이한 분류 그룹에 할당된다. 유사한 워크플로우가 임의의 주어진 샘플과 연관된 대사물을 매핑하는 데 이용될 것이다.
도 2는 건강한 개체 코호트로부터 데이터를 수집하고 이어서 도 1에 도시된 방법으로 처리하여 건강한 집단에 대한 컨센서스 프로파일을 구축하여 구성적 우세 종의 균총 및/또는 그들의 연관된 대사체를 포착하는 방법에 대한 예시적인 도식을 도시한다. 건강한 컨센서스 프로파일은 임의의 병에 걸린 그룹, 집단 또는 개체를 비교하기 위한 참조로 취급된다.
도 3은 하나의 특징적 피부 병태를 상태를 갖는 개체의 코호트로부터 다수의 샘플이 수집될 것이고 그들의 피부 균총 및 이의 연관된 대사체가 본원에 기재된 바와 같이 프로파일링되는 것을 도시한다. 종 메타-데이터 프로파일이 그 피부 병태를 야기하거나 이와 연관된 시그너처 미생물 또는 대사물을 식별하는 데 사용된다. 이전에 확인된 건강한 프로파일과 대조하여, 새로운 클라이언트(도면에서 물음표 표시로 나타냄)의 피부 및 피하 조직 균총 또는 대사체 조성에서 임의의 이상이 초기 단계에서도 검출될 수 있으며, 건강한 프로파일을 확립할 것으로 특별히 예상되는 편리공생 유기체 또는 대사물의 혼합물을 블렌딩함으로써 생성되는 건강한 평형으로 병에 걸린 프로파일을 이동시키는 맞춤형 또는 개인맞춤형 피부 케어 제품으로 치유 또는 치료될 수 있다.
본원에서 추가로 논의되는 바와 같이, 차세대 서열분석 또는 "NGS"는 세포 또는 유기체의 신속하고 정확한 서열분석을 가능하게 하는 강력한 DNA 서열분석 기술이며, 복잡한 세균 커뮤니티(이의 좋은 예가 마이크로비옴임)를 평가할 수 있게 한다. 일부 실시양태에서, 모든 개체에 대한 서식 균총의 식별은 이러한 NGS 플랫폼 상에서 수행된다. 이러한 플랫폼은 충분히 높은 감도 및 특이성으로, 비교적 짧은 턴-어라운드 시간 및 확장 가능한 처리량으로, 개체의 피부에 서식하는 마이크로비옴의 프로파일의 신속하고 정확한 생성을 가능하게 한다.
대안적으로, 생거-서열분석, 질량-분광분석, 정량적 PCR, 면역형광, 인시츄 하이브리드화 또는 미생물 염색 기반 플랫폼이 개체 프로파일을 특성화하는 데 이용될 수 있다. 마찬가지로, 마이크로비옴 또는 대사체는 질량-분광분석 기반 시스템에 의해 또는 게놈-기반 대사체 모델링 및 플럭스-균형 분석을 이용하여 프로파일링될 수 있다. 모든 상술된 식별 방법은 임의의 증식 단계 없이 개체로부터 직접적으로 수집되는 샘플 상에서 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 배양 가능한 미생물과 배양 가능하지 않은 미생물 또는 그들의 연관된 대사체의 혼합물의 식별에 대해 최소한의 편향이 도입된다.
NGS 또는 질량-분광분석 또는 생거-서열분석과 같은 다른 미생물 식별 방법의 대량 신속처리 능력을 활용함으로써, 개체의 피하 조직 상의 미생물 및 그들의 연관된 마이크로비옴 및 대사체가 동시에 식별될 것이며, 결과 프로파일은 피부 및 피하 조직 프로파일의 데이터베이스로부터의 건강한 프로파일과 비교될 수 있다. 프로파일링에 어떠한 플랫폼이 이용되는지에 무관하게, 상술된 플랫폼은 임의의 클라이언트에게 시험으로 제공될 수 있고, 출력은 어떠한 편리공생, 병원성 또는 상리공생 미생물 또는 그들의 연관된 대사물이 건강한 프로파일과 비교하여 대상체의 피부 및 피하 조직 상에서 고갈되거나 과표현되는지를 식별하는 데 사용될 수 있다.
본원에 기재된 시스템 및 방법과 함께 사용하기에 적합한 프로브는, 적어도 부분적으로 단일 가닥이고 관심 서열에 대해 적어도 부분적으로 상보적이거나 적어도 부분적으로 실질적으로 상보적인 핵산 분자를 포함한다. 프로브는 RNA, DNA 또는 RNA 및 DNA 둘 다의 조합일 수 있다. 적합한 프로브는 또한 백본이 리보스 또는 데옥시리보스와 다른 슈가로 된 핵산을 포함하는 핵산 분자를 포함한다. 적합한 프로브는 또한 펩티드 핵산을 포함하는 핵산을 포함한다. 프로브는, 일부 실시양태에서, 핵분해-활성 내성 결합 또는 검출가능한 표지를 포함하고, 다른 모이어티, 예를 들어 펩티드에 작동적으로 연결될 수 있다.
하이브리드화 반응은 특정 관심 서열이 낮은 농도로 존재하는 샘플에서도 식별될 수 있도록 민감하고 선택적일 수 있다. 시험관내 상황에서, 적합하게 엄격한 조건은, 예를 들어 예비하이브리드화 및 하이브리드화 용액 중의 염 또는 포름아미드의 농도에 의해 또는 하이브리드화 온도에 의해 정의될 수 있다. 특히, 엄격성은 염의 농도를 감소시키거나, 포름아미드의 농도를 증가시키거나, 하이브리드화 온도를 상승시킴으로써 증가될 수 있다. 예를 들어, 높은 엄격 조건 하에서의하이브리드화는 약 50% 포름아미드에서 약 37℃ 내지 42℃에서 일어날 수 있다. 하이브리드화는 약 35% 내지 25% 포름아미드 중 약 30℃ 내지 35℃에서의 감소된 엄격 조건 하에서 일어날 수 있다. 특히, 하이브리드화는 50% 포름아미드, 5X SSPE, 0.3% SDS, 및 200 mg/ml 전단 및 변성 연어 정자 DNA 중 42℃에서의 높은 엄격 조건 하에서 일어날 수 있다. 하이브리드화는 상술된 감소된 엄격 조건 하에서, 단 35% 포름아미드 중 35℃의 낮아진 온도에서 일어날 수 있다. 특정 엄격 수준에 대응하는 온도 범위는 관심 핵산의 퓨린 대 피리미딘 비율을 계산하고 이에 따라 온도를 조정함으로써 추가로 좁혀질 수 있다. 상기 범위 및 조건에 대한 변형이 또한 예상된다.
이와 같이, 본원에 기재된 방법 및 플랫폼은 핵산 분자의 분석, 예를 들어 핵산 분자의 서열분석을 이용할 수 있다. 서열분석 방법은 전체 게놈 서열분석, 차세대 서열분석, 생거-서열분석, 16S rDNA 서열분석 및 16S rRNA 서열분석을 포함할 수 있다. 추가로, 본원에 기재된 이러한 방법 및 플랫폼은 질량-분광분석, 정량적 PCR, 면역형광, 인시츄 하이브리드화, 미생물 염색 기반 플랫폼 또는 이의 조합을 이용할 수 있다.
일부 실시양태에서, 식별 플랫폼으로의 입력은 DNA, RNA, cDNA, miRNA, mtDNA, 단일 또는 이중-가닥을 포함하는 임의의 핵산일 수 있다. 이 핵산은 약 5 bp의 올리고 같이 짧은 길이 내지 메가베이스와 같이 긴 또는 더 긴 길이의 임의의 길이일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "핵산 분자"는 DNA, RNA, 단일 가닥, 이중 가닥 또는 삼중 가닥 및 이의 임의의 화학적 변형을 의미한다. 실질적으로, 핵산의 임의의 변형이 고려된다. "핵산 분자"는 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10,000, 15,000, 20,000, 30,000, 40,000, 50,000, 75,000, 100,000, 150,000, 200,000, 500,000, 1,000,000, 1,500,000, 2,000,000, 5,000,000 또는 그 초과의 염기 길이부터 전장 염색체 DNA 분자까지의 거의 모든 길이일 수 있다. 유전자의 발현을 분석하는 방법의 경우, 샘플로부터 단리되는 핵산은 전형적으로 RNA이다.
마이크로-RNA(miRNA)는 인간을 포함한 다양한 종에서 mRNA 발현을 조절하는 데 관여되는 평균 22개 뉴클레오티드 길이의 작은 단일 가닥 RNA 분자이다(Bartel 2004에서 검토됨). miRNA의 첫 번째 보고는 씨. 엘레간스(C. elegans) 벌레에서 발견된 lin-4 유전자의 보고였다(Lee, Feinbaum et al. 1993). 그 후로 수백 개의 miRNA가 파리, 식물 및 포유동물에서 발견되었다. miRNA는 mRNA의 3'-비해독 영역에 결합함으로써 유전자 발현을 조절하며, i) mRNA의 절단; 또는 2) 해독의 억제를 촉매한다. miRNA에 의한 유전자 발현의 조절은 많은 생물학적 과정, 예를 들어 세포 발달, 분화, 소통 및 아폽토시스의 핵심이다(Reinhart, Slack et al. 2000; Baehrecke 2003; Brennecke, Hipfner et al. 2003; Chen, Li et al. 2004). miRNA는 마우스 상피의 배발생 동안 활성적이고 피부 형태형성에서 중요한 역할을 한다고 밝혀졌다(Yi, O'Carroll et al. 2006).
miRNA의 유전자 발현에서의 역할을 고려할 때, miRNA는 특정 세포 타입에서 mRNA의 상대적 양을 완전히 특정하지 않는 경우 영향을 끼쳐 상이한 세포 타입에서 특정 유전자 발현 프로파일(즉, 특정 mRNA의 집단)을 결정할 것임이 분명하다. 또한, 세포에서 특정 miRNA의 특정 분포는 또한 상이한 세포 타입에서 구별될 가능성이 있다. 따라서, 조직의 miRNA 프로파일의 결정은 그 조직에서 실제 mRNA 집단의 발현 프로파일링을 위한 도구로서 사용될 수 있다. 따라서, miRNA 수준 및/또는 miRNA 돌연변이의 검출은 질환 검출, 진단, 예후, 또는 치료 관련된 결정(즉, 치료 요법이 시작되기 전 또는 후에 반응을 나타냄) 또는 대상체에서 특정 질환의 특성화의 목적에 유용하다.
실시양태에서, 핵산 분자는 또한 당업자에게 널리 공지된 여러 가지 수단에 의해 피부 샘플로부터 수집된 세포 및 세포 물질을 분해함으로써 단리될 수 있다. 예를 들어, RNeasyTM(Qiagen, Valencia, CA) 및 TriReagentTM(Molecular Research Center, Inc, Cincinnati, OH)를 포함하나 이로 제한되지 않는 폴리뉴클레오티드를 단리하기 위한 많은 상업용 제품이 사용될 수 있다. 이어서, 단리된 폴리뉴클레오티드는 사이토킨을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 특정 핵산 서열에 대해 시험 또는 검정될 수 있다. 핵산 샘플 내의 표적 핵산 분자를 회수하는 방법은 당해 분야에 널리 공지되어 있고 마이크로어레이 분석을 포함할 수 있다.
본원에서 추가로 논의되는 바와 같이, 핵산 분자는 개체의 피부와 연관된 마이크로비옴 및/또는 대사체를 결정하는 것을 도울 수 있는 당해 분야에 공지된 여러 가지 방식으로 분석될 수 있다. 예를 들어, 핵산 분자의 존재는 특정 핵산 분자의 프로브 또는 단편을 사용하는 DNA-DNA 또는 DNA-RNA 하이브리드화 또는 증폭에 의해 검출될 수 있다. 핵산 증폭 기반 검정은 특정 DNA 또는 RNA를 함유하는 형질전환체를 검출하기 위해 핵산 서열에 기반한 올리고뉴클레오티드 또는 올리고머의 사용을 수반한다.
또 다른 실시양태에서, 마이크로비옴 및/또는 대사체의 핵산 분자의 발현 생성물에 특이적으로 결합하는 항체가 대상체의 피부 병변을 특성화하는 데 사용될 수 있다. 항체는 변형과 함께 또는 없이 사용될 수 있으며, 리포터 분자와 공유적으로 또는 비공유적으로 그들을 결합시킴으로써 표지될 수 있다.
매우 다양한 라벨 및 컨쥬게이션 기술이 당업자에게 공지되어 있으며, 다양한 핵산 및 아미노산 검정에 이용될 수 있다. 서열을 검출하기 위한 표지된 하이브리드화 또는 PCR 프로브를 생성하는 수단은 표지된 뉴클레오티드를 사용하는 올리고표지화, 닉 해독, 말단 표지화 또는 PCR 증폭을 포함한다. 대안적으로, 핵산 분자 또는 이의 임의의 단편은 mRNA 프로브를 생성하기 위한 벡터로 클로닝될 수 있다. 이러한 벡터는 상업적으로 구입 가능하며, 적합한 RNA 폴리머라제, 예를 들어 T7, T3, 또는 SP6 및 표지된 뉴클레오티드의 첨가에 의해 시험관내에서 RNA 프로브를 합성하는 데 사용될 수 있다. 이들 절차는 다양한 상업적으로 구입 가능한 키트(Pharmacia & Upjohn, (Kalamazoo, Mich.); Promega (Madison Wis.); 및 U.S. Biochemical Corp., Cleveland, Ohio)를 사용하여 수행될 수 있다. 검출을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있는 적합한 리포터 분자 또는 표지는 방사성핵종, 효소, 형광물, 화학발광물, 또는 발색제 뿐만 아니라 기질, 보조인자, 억제제, 자성 입자 등을 포함한다.
PCR 시스템은 일반적으로 2개의 증폭 프라이머 및 앰플리콘 내의 부위에 특이적으로 결합하는 추가의 앰플리콘-특이적 형광생성 하이브리드화 프로브를 사용한다. 프로브는 하나 이상의 형광 표지 모이어티를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로브는 2개의 형광 염료: 1) 리포터로서 사용되는 5'-말단에 위치된 6-카복시-플루오레세인(FAM) 및 2) 퀀처로서 작용하는 3'-말단에 위치된 6-카복시-테트라메틸-로다민(TAMRA)으로 표지될 수 있다. 증폭이 일어나는 경우, Taq DNA 폴리머라제의 5'-3' 엑소뉴클레아제 활성은 연장기 동안 프로브로부터 리포터를 절단함으로써 이를 퀀처로부터 방출시킨다. 리포터 염료의 형광 방출의 결과적 증가는 PCR 과정 동안 모니터링되고, 생성된 DNA 단편의 수를 나타낸다. 인시츄 PCR은 표적 핵산 분자의 직접적인 국소화 및 가시화에 이용될 수 있고, 추가로 조직병리학적 발견과 발현을 서로 관련시키는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 핵산 분자에 대한 특정한 하이브리드화 프로브를 생성하기 위한 수단은 mRNA 프로브의 생성을 위해 핵산 서열을 벡터로 클로닝하는 것을 포함한다. 이러한 벡터는 상업적으로 구입 가능하며, 적합한 RNA 폴리머라제 및 적합한 표지된 뉴클레오티드의 첨가에 의해 시험관내에서 RNA 프로브를 합성하는 데 사용될 수 있다. 하이브리드화 프로브는 다양한 리포터 그룹, 예를 들어 방사성핵종, 예를 들어 32P 또는 35S, 또는 효소적 표지, 예를 들어 아비딘/비오틴 커플링 시스템을 통해 프로브에 커플링된 알칼리 포스파타제 등에 의해 표지될 수 있다.
피. 아크네스는 피부, 입, 요로 및 대장 부위를 포함하는 인체 상의 다양한 위치에서 발견되는 편리공생의 비-포자형성 간균형(막대형) 그람 양성 세균이다. 피. 아크네스는 피부 오일을 소비하고, 부산물, 예를 들어 건강한 피부 장벽 유지를 돕는 것으로 공지된 단쇄 지방산 및 프로피온산을 생성한다. 프로피오니박테리아, 예를 들어 피. 아크네스는 또한 바람직하지 않은 락트산 생성 세균, 그람 음성 세균, 효모 및 곰팡이에 대해 억제적인 박테리오신 및 박테리오신-유사 화합물(예를 들어, 프로피오니신 P1G1, 젠세니인 G, 프로피오니신 SM1, SM2 T1 및 아크네신)을 생성한다. 일부 실시양태에서, 피. 아크네스를 갖는 것으로 확인된 피부를 갖는 대상체는 피. 아크네스의 성장 및 증식을 억제시키도록 디자인된 개인 케어 제품으로 치료될 수 있다.
일부 실시양태에서, 개체의 피부 프로파일은 개인 케어 제품의 제제화를 보조하기 위해 피부 균총의 다양성 및 이의 에미넌스(eminence) 모두를 포착함으로써 피부 건강의 전체 스냅숏인 개인맞춤형 SkinIQTM 지수로 해독된다. 에미넌스에 기여하는 주요 인자는 (기회적) 병원체에 대한 상리공생 및 편리공생 미생물의 비율인 프로바이오틱 균형이다. 그러나, 에미넌스는 또한 피부건강에 긍정적인 영향을 줄 수 있는 다른 인자를 포함할 수 있다. 이들 인자는 건강한 호스트 피부의 촉진 또는 유지에 책임이 있는 주요 생합성 미생물 유전자, 유전자 생성물 또는 단백질의 존재를 포함할 수 있다. 모든 이들 인자는 제한 없이 피부 염증의 감소, 병원체의 상대적 양의 감소 및 프로비타민, 항미생물성 펩티드, 비타민 및 지방산의 생합성에 의해 피부의 총체적인 건강에 기여할 것이다. SkinIQTM 지수로 표현되는 다양성 및 에미넌스의 조합은 또한 피부 건강의 예측 척도일 수 있다. 예를 들어, 특정 아종의 프로피오니박테리움 아크네스의 우세는 여드름 발생의 위험과 강하게 연관될 수 있다. 마찬가지로, SkinIQTM은 제한 없이 습진, 건선, 아토피성 피부염 및 장미증을 포함하는 다른 피부 병태의 발적을 예측할 수 있다.
SkinIQTM 지수는 임의의 개별 프로파일을 피부 프로파일(마이크로비옴 및/또는 대사체)의 데이터베이스로부터의 "컨센서스 건강 프로파일"에 대조하고 모든 프로파일을 건강한 집단 컨텍스트 내에 배치하는 피부 건강 측정 시스템(Skin Health Measurement System) 하에 정의된다. 컨센서스 건강 프로파일은 각각의 세균 종에 대해 별도로 정의된다. 건강한 집단으로부터의 데이터는 임의의 주어진 세균 종이 건강한 개체 내에서 발견될 것으로 예상되는 범위를 정의하는 데 사용된다. 모든 이들 범위는 향후 비교를 위한 참조를 정의한다. 피부 건강 측정 시스템TM은 추가로 여드름, 아토피성 피부염, 건선 및 습진을 포함하나 이로 제한되지 않는 상이한 피부 병태에 긍정적으로 영향을 주는 피부 케어 제제에 사용될 수 있는 새로운 미생물에 대한 풍부한 데이터를 캐내는 데 사용될 수 있는 강력한 발견 도구로서 역할을 한다. 또한, 이는 잠재적인 치료적 영향과 함께 상이한 세균 종들 사이의 높은 수준의 상호작용을 캐내는 데 사용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 공지된 상태, 예를 들어 정상적 또는 건강한 피부 뿐만 아니라 다양한 피부 질환 상태를 갖는 대상체의 피부 샘플로부터 생성된 다수의 참조 투영된 프로파일을 함유하는 참조 데이터베이스를 생성하는 것을 고려한다. 개체 프로파일은 참조 프로파일을 함유하는 참조 데이터베이스와 비교될 수 있다. 대상체의 프로파일이 데이터베이스 내의 특정 질환 상태의 프로파일과 가장 일치하는 경우, 대상체는 이러한 질환 상태를 갖는 것으로 진단된다. 다양한 컴퓨터 시스템 및 소프트웨어가 본 발명의 분석 방법을 실시하는 데 사용될 수 있으며 당업자에게 명백하다. 예시적인 소프트웨어 프로그램은 클루스터 & 트리뷰(Cluster & TreeView)(Stanford, URLs: rana.lbl.gov or microarray.org), 진클루스터(GeneCluster)(MIT/Whitehead Institute, URL: MPR/GeneCluster/GeneCluster.html), 어레이 엑스플로러(Array Explorer)(SpotFire Inc, URL: spotfire.com/products/scicomp.asp#SAE) 및 진스프링(GeneSpring)(Silicon Genetics Inc, URL: sigenetics.com/Products/GeneSpring/index.html)을 포함하나 이로 제한되지 않는다(컴퓨터 시스템 및 소프트웨어에 대해 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 번호 6,203,987을 참조한다).
일부 실시양태에서, 본 발명은 피부 또는 피하 조직 균총을 함유하는 대상체로부터 샘플을 수집하는 단계를 포함하는 피부 및/또는 피하 조직을 특성화하는 방법을 제공한다. 건강한 개체의 피부 및 피하 조직 균총은 스위핑, 스크래핑, 면봉처리를 이용하거나 테이프 스트립 또는 임의의 다른 효과적인 미생물 수집 방법을 이용하여 수집될 수 있다. 수거된 샘플은 NGS, 생거-서열분석, 질량-분광분석, 정량적 PCR, 면역형광, 인시츄 하이브리드화, 또는 미생물 염색 기반 플랫폼 상에서 프로파일링될 수 있다. 서열분석-기반 플랫폼의 경우, 이는 전체-게놈 서열분석 접근법을 이용하거나 표적된 적용(이의 대표적인 예는 16S rDNA 서열분석임)을 통해 수행될 수 있다. 모든 상술된 식별 방법은 임의의 증식 단계 없이 개체로부터 직접적으로 수집된 샘플 상에서 실시될 수 있다. 이러한 방식으로, 배양 가능한 미생물과 배양 가능하지 않은 미생물의 혼합물의 식별에 대해 최소한의 편향이 도입된다. 독점적 분석 알고리즘을 사용하여 각각의 개체의 종 조성을 식별할 수 있다. 컨센서스 건강 프로파일은 건강한 코호트로부터 구성될 수 있다. 건강한 프로파일은 더 많은 샘플이 시간 경과에 따라 수집되므로 실시간으로 업데이트될 수 있다. 건강한 프로파일은 모든 개별 샘플, 즉 프로파일을 비교하기 위한 참조로서 역할을 할 것이다. 식별된 세균의 예는 악티노박테리아(Actinobacteria), 피르미쿠테스(Firmicutes), 프로테오박테리아(Proteobacteria), 박테로이데테스(Bacteroidetes)를 포함하는 임의의 문에 속한다. 이는 전형적으로 일반적인 종, 예를 들어 프로피오니박테리아, 스타필로콕시, 코리네박테리아 및 아세니토박테리아(Acenitobacteria) 종을 포함할 것이다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 피부 병태를 갖는 개체의 피부 및 피하 조직 미생물 균총을 특성화하기 위한 플랫폼 또는 방법을 제공한다. 최적이 아닌 것으로 간주되는 피부 병태를 갖는 개체의 피부 및 피하 조직 균총은 스위핑, 면봉처리, 테이프 스트립 또는 임의의 다른 효과적인 미생물 수집 방법을 이용하여 수집될 수 있다. 수집된 미생물 샘플은 NGS, 생거-서열분석, 질량-분광분석, 정량적 PCR, 면역형광, 인시츄 하이브리드화, 또는 미생물 염색 기반 플랫폼 상에서 프로파일링될 수 있다. 서열분석 기반 플랫폼의 경우, 이는 전체-게놈 서열분석 접근법을 이용하거나 표적된 적용(이의 대표적인 예는 16S rDNA 서열분석임)을 통해 수행될 수 있다. 모든 식별 방법은 임의의 증식 단계 없이 개체로부터 직접적으로 수집된 샘플 상에서 실시될 수 있다. 이러한 방식으로, 배양 가능한 미생물과 배양 가능하지 않은 미생물의 혼합물의 식별에 대해 최소한의 편향이 도입된다. 개인별 피부 및 피하 조직 균총 프로파일이 각각의 개체에 대해 생성될 수 있다. 개체는 또한 그들의 표현형 특성에 기반하여 특정 피부 병태 범주에 배치될 수 있다. 이러한 클러스터링 노력은 각각의 코호트의 특징인 생물학적 중요 패턴을 식별하는 것을 도울 것이다. 병에 걸린 코호트의 미생물 조성은 건강한 프로파일과 상이하다. 임의의 주어진 피부 병태와 연관된 미생물 종은 가시적인 피부 병태가 발달되지는 않았으나 그 경향을 가질 수 있는 개체에 대한 조기 진단 마커로서 사용될 수 있다. 식별된 세균의 예는 악티노박테리아, 피르미쿠테스, 프로테오박테리아, 박테로이데테스를 포함하는 임의의 문에 속한다. 이는 전형적으로 일반적인 종, 예를 들어 프로피오니박테리아, 스타필로콕시, 코리네박테리아 및 아세니토박테리아 종을 포함할 것이다. 손상된 피부는 세균 균총의 조성에 영향을 끼치거나 비병원성 세균이 병원성이 되게 할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 컨센서스 건강 피부 및 피하 조직 대사물 프로파일을 특성화하기 위한 플랫폼 또는 방법을 제공한다. 피부 및 피하 조직 균총과 연관된 대사체는 또한 질량-분광분석 기반 시스템에 의해 또는 게놈-기반 대사체 모델링 및 플럭스-균형 분석을 이용하여 프로파일링될 수 있다. 추출은 스위핑, 면봉처리, 테이프 스트립 또는 임의의 다른 효과적인 미생물 수집 방법을 이용하여 수집된 샘플 상에서 수행될 수 있다. 대안적으로, 그들 대사물 및 생화학물, 특히 세포외의 것은 임의의 세포 수거를 거치지 않고 임의의 개체로부터 직접적으로 단리될 수 있다. 특성화는 전체 대사체에 대해 수행되거나 특정 질환 병리에서 중요한 것으로 공지되거나 보일 수 있는 대사물의 서브세트에 대해만 집중될 수 있다. 모든 상술된 식별 방법은 임의의 증식 단계 없이 개체로부터 직접적으로 수집된 샘플 상에서 실시될 수 있다. 이러한 방식으로, 집단 조성에 최소한의 편향이 도입된다. 독점적 분석 알고리즘을 사용하여 각각의 개체의 피부 균총의 대사물 조성을 식별할 수 있다. 컨센서스 건강 프로파일은 건강한 코호트로부터 구성될 수 있다. 건강한 프로파일은 더 많은 샘플이 시간 경과에 따라 수집되므로 실시간으로 업데이트될 수 있다. 건강한 프로파일은 모든 개별 샘플, 즉 프로파일을 비교하기 위한 참조로서 역할을 할 것이다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 피부 병태를 갖는 개체의 피부 및 피하 조직 미생물 균총을 특성화하기 위한 플랫폼 또는 방법을 제공한다. 최적이 아닌 것으로 간주되는 피부 병태를 갖는 개체의 피부 및 피하 조직 균총의 대사물 조성은 질량-분광분석 기반 시스템에 의해 또는 게놈-기반 대사체 모델링 및 플럭스-균형 분석을 이용하여 프로파일링될 수 있다. 추출은 스위핑, 면봉처리, 테이프 스트립 또는 임의의 다른 효과적인 미생물 수집 방법을 이용하여 수집된 샘플 상에서 수행될 수 있다. 대안적으로, 그들 대사물 및 생화학물, 특히 세포외의 것은 임의의 세포 수거를 거치지 않고 임의의 개체로부터 직접적으로 단리될 수 있다. 특성화는 전체 대사체에 대해 수행되거나 중요한 것으로 공지되거나 보일 수 있는 대사물의 서브세트에 대해만 집중될 수 있다. 모든 상술된 식별 방법은 임의의 증식 단계 없이 개체로부터 직접적으로 수집된 샘플 상에서 실시될 수 있다. 이러한 방식으로, 집단 조성에 최소한의 편향이 도입된다. 개인별 프로파일이 피부 및 피하 조직 균총의 대사물 조성을 반영하는 각각의 개체에 대해 생성될 수 있다. 개체는 또한 그들의 표현형 특성에 기반하여 특정 피부 병태 범주에 배치될 수 있다. 이러한 클러스터링 노력은 각각의 코호트의 특징인 생물학적 중요 패턴을 식별하는 것을 도울 것이다. 병에 걸린 코호트의 대사물 조성은 건강한 프로파일과 상이하다. 임의의 주어진 피부 병태와 연관된 대사물은 가시적인 피부 병태가 발달되지 않았으나 그 경향을 가질 수 있는 개체에 대한 조기 진단 마커로서 사용될 수 있다.
도 4는 본원에 기재된 시스템 및 방법의 실시양태에 사용된 게놈-스케일 대사 재구성 또는 GSM을 모델링하기 위한 알고리즘의 도식적 표현을 도시한다. 일부 실시양태에서, 기계 학습 알고리즘은 특정 샘플, 예를 들어 피부 또는 털 샘플과 연관된 마이크로비옴 및 대사체 데이터를 포함하는 샘플로부터 추출된 데이터를 수신한다. 기계 학습 알고리즘은 먼저 공지된 질환이 없는 개체 및/또는 질환을 갖는 개체로부터 채취된 샘플과 연관된 다양한 미생물 및 미생물 대사물에 대한 임계 값을 포함하는 참조 데이터베이스를 생성하도록 훈련된다. 기계 학습 알고리즘은 이러한 인자, 예를 들어 영양소 흡수율, 세포 성장률 및 부산물 분비율와 관련된 참조 데이터를 모델링한다. 기계 학습 알고리즘은 마이크로비옴 및/또는 대사체 데이터를 포함하는 새로운 샘플 데이터를 수신하고 새로운 샘플 데이터를 임계 값과 비교하여 샘플의 특성화를 결정한다. 하기 표 1은 이들 개체로부터 채취된 피부 및/또는 털 샘플로부터 건강한 개체의 마이크로비옴 및 대사체와 관련하여 기계 학습 알고리즘의 실시양태를 훈련하는 데 사용되는 예시적인 데이터를 나타낸다.
Figure pct00001
도 5는 개체로부터 채취된 샘플을 분류하고 개체에게 맞춤 요법을 제공하기 위한 방법의 도식적 표현을 도시한다. 제1 단계에서, 샘플, 예를 들어 피부 또는 털 샘플은 본원에 기재된 바와 같이 서열분석된다. 제2 단계에서, 예를 들어 건강한 피부를 나타내는 바이오마커 및 여드름의 존재를 나타내는 바이오마커를 포함하는 특정 바이오마커가 식별된다. 제3 단계에서, 대사체가 결정되고, 이어서 제4 단계에서 대사 모델링이, 예를 들어 도 4의 알고리즘을 이용하여 수행된다. 제5 단계에서, 각각의 바이오마커의 효과적인 크기 또는 상대적 표현이 결정된다. 제6 단계에서, 각각의 바이오마커 균주가 다양한 성분의 존재 하에서 각각의 바이오마커의 성장을 시뮬레이션하는 방식으로 모델링되고, 맞춤 요법의 잠재적 성분이 모델의 결과 및 특정 바이오마커의 성장을 자극 또는 억제하기 위한 목적에 기반하여 식별된다. 제7 단계에서, 각각의 잠재적 성분에 대한 존재비 가중된 미터법(metric) 계산이 결정된다. 제8 단계에서, 단계 1 내지 7을 통한 결과에 기반하여 맞춤 요법이 권장(또는 생성)된다. 임의적인 제9 단계에서, 단계 1 내지 9 중 하나 이상을 사용하여 새로운 샘플이 분석된다. 이들 단계 중 하나 이상이 특정 실시양태의 방법에서 생략되고, 특정 실시양태의 방법에서 상기 방법의 하나 이상의 단계가 상이한 순서로 수행된다는 것이 이해되어야 한다.
따라서, 하나의 측면에서, 본 발명은 대상체의 피부 또는 피하 조직의 마이크로비옴을 특성화하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 a) 대상체의 피부 또는 피하 조직으로부터 복수의 미생물을 포함하는 샘플을 수득하는 단계; 및 b) 복수의 미생물을 분석 및 분류하여 대상체의 마이크로비옴을 특성화하는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 방법은 추가로 대상체의 마이크로비옴을 참조 마이크로비옴과 비교하는 단계 또는 대상체의 마이크로비옴 프로파일을 생성하는 단계, 또는 대상체가 갖거나 발병할 위험이 있는 질환 또는 장애를 식별하는 단계, 또는 개인맞춤형 치료 요법을 대상체에게 제공하는 단계를 포함한다. 다양한 실시양태에서, 참조 마이크로비옴은 건강한 프로파일을 갖는 것으로 분류되고, 대상체의 마이크로비옴과 참조 마이크로비옴 사이의 유사성은 대상체의 마이크로비옴을 건강한 프로파일을 갖는 것으로 식별한다. 대안적으로, 참조 마이크로비옴은 질환 또는 장애를 갖거나 이를 가질 위험이 있는 것으로 분류되고, 대상체의 마이크로비옴과 참조 마이크로비옴 사이의 유사성은 대상체의 마이크로비옴을 질환 또는 장애를 갖거나 이를 가질 위험이 있는 것으로 식별한다.
맞춤형 치료를 제공하기 위한 시스템 및 방법
종래의 피부 병태의 치료는 항생제 및/또는 소염제의 사용을 포함한다. 항생제 (및 특히 광범위한 스펙트럼을 갖는 항생제)의 원치 않는 부작용은 유익한 것보다 더 치명적인 방식으로 개체의 마이크로비옴을 변화시키는 경향이 있다. 즉, 항생제는 세균 감염을 치료하는 데 가장 적합한 반면, 많은 피부과 질환 과정은 세균/미생물 불균형을 생성하는 세균의 과성장과 연관되거나 이에 의해 유발된다. 감염은 여러면에서 미생물 불균형과 상이하다. 근본적으로, 감염은 감염된 미생물의 제거에 의해 치료되는 반면, 미생물 불균형은 전형적으로 병든 부위에서 미생물의 제거가 아닌 불균형이 존재하는 피부 부위에서 미생물의 균형을 조정하거나 재평형화에 의해 가장 잘 치료된다. 이와 같이, 특정 피부과 장애를 겪는 개체의 항생제 치료는 마이크로비옴의 미생물을 재평형화하기 보다는 마이크로비옴의 정상적 성분을 포함한 세균을 제거하는 경향이 있으며, 따라서 항생제 치료는 특정 부작용 및 불균형을 야기하는 경향이 있다. 소염제 및 특히 스테로이드 기반 소염제는 신체의 면역 반응을 약화시켜 병원체에 대한 표피 세포의 반응을 약화시키는 경향이 있으며, 따라서 특정 부작용을 갖는 경향이 있다. 동일 선상에서, 종래의 항생제 및 소염제 치료는, 예를 들어 이들 종래의 요법은 그들의 작용 모드가 매우 광범위하여 많은 경우 치료되는 개체의 마이크로비옴 및 면역계에 해로운 불균형을 초래하는 경향이 있기 때문에, 특정 피부과 장애의 근본적인 병리생리를 다루지 않는 경향이 있다.
본원에는, 인간 및 동물 사용을 위한 맞춤형 피부 케어 및 개인 케어 제품 및 보다 특히, 제한 없이, 피부 및 피하 조직에 서식하는 균총의 초기 평가에 기반하는 개인 케어 제품의 개발이 기재된다. 본원에는, 피부 및 피하 조직 균총 및 대사체의 결과 프로파일을 일 세트의 건강한 피부 타입으로부터 결정된 범위 내에 속하는 균총의 양 및 다양성으로 표현되는 건강한 프로파일과 비교하고, 이어서 시험 대상체의 피부 및 피하 조직에 있는 균총 및 이의 연관된 대사체를 증강시키거나 건강한 균총 프로파일을 시험 대상체의 프로파일에 복제할 피부 케어 및 개인 케어 제품을 맞춤화하는, 피부 및 피하 조직 균총 및 이의 연관된 대사체를 분석하기 위한 시스템 및 방법이 기재된다.
개별화된 피부 시험 결과는 건강한 피부 마이크로비옴 및 대사체를 유지하거나 하나 이상의 편리공생 및/또는 상리공생 유기체 및/또는 피부 상의 편리공생 및 상리공생 유기체의 성장에 유리한 기질을 첨가함으로써 건강한 평형 또는 상태로 프로파일을 이동시키도록 맞춤된 개별화된 피부 케어 및 개인 케어 제품을 개발하기 위한 기초로서 사용된다.
피부 케어 제품 블렌드의 정확한 조성은 임의의 개체의 피부 및 피하 조직 균총 및 대사체의 결과 프로파일을 건강한 프로파일과 비교하고, 이어서 대상체의 피부 및 피하 조직 균총 및 대사체를 건강한 프로파일로 가장 잘 이동시키는 피부 케어 및 개인 케어 제품을 맞춤화한 후 결정될 수 있다. 최적의 균총 및 기질 및 대사체는 또한 호스트 면역계와 상승작용하고 그 관점에서 건강한 피부에 기여할 것이다.
또한, 대상체의 균총 및 대사체의 조성은 상이한 피부 병태의 이전에 축적된 데이터베이스와 비교되어 향후 그들 피부 병태 중 어느 것이 나타나기 쉬운지를 알 수 있다. 맞춤형 또는 개인맞춤형 시험 결과에 기반하여, 맞춤형 또는 개인맞춤형 피부 케어 또는 개인 케어 블렌드는, 편리공생 및 상리공생 유기체의 증식에 유리한 필요한 기질 및 영양소와 함께 또는 없이 그 개체의 균총 또는 대사체에 고갈된 편리공생 및 상리공생 미생물 또는 그들의 관련 대사물의 혼합물을 블렌딩함으로써 그 개체에 대해 제제화될 수 있다. 이 맞춤형 또는 개인맞춤형 피부 케어 또는 개인 케어 제품은 특히 건강한 마이크로비옴을 유지하거나 최적이 아닌 프로파일을 건강한 평형으로 이동시킴으로써 최적 프로파일을 확립하는 방식으로 생성된다. 또한 최적 미생물 균총 및 이의 연관된 대사체와 호스트의 면역계 사이의 상승작용은 피부 건강 및 건강에 추가로 기여할 것이다.
본원에 기재된 시스템 및 방법과 사용하기에 적합한 피부 케어 제품 또는 개인 케어 제품은, 일부 실시양태에서, 피부 케어 제품을 포함하며, 클렌징 제품, 샴프, 컨디셔너, 토너 또는 크림, 국소 연고 및 겔 뿐만 아니라 국소화된(예를 들어, 눈 아래) 겔을 포함하나 이로 제한 되지 않으며, 이들은 모두 활성 또는 휴면 상태의 편리공생 또는 상리공생 유기체 또는 편리공생 또는 상리공생 유기체의 혼합물과 함께 또는 없이 미생물 집단을 건강한 프로파일로 이동시키도록 디자인된 성분을 함유하도록 제제화될 수 있다. 이러한 피부 케어 제품은 추가로 치료제, 비타민, 항산화제, 무기질, 피부 토닝제, 중합체, 부형제, 계면활성제, 프로바이오틱스 또는 이의 분획, 미생물 또는 이의 배양물로부터의 생성물, 이러한 세균, 진균 등(살아있거나, 휴면이거나, 불활성인 상태)을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 플랫폼 또는 방법은 건강하거나 피부 병태 및 또한 그들의 연관된 대사체를 갖는 임의의 개체의 피부 균총을 프로파일링하기 위한 시험으로서 제공될 수 있다. 이러한 시험은 임의의 개체의 주요 피부 균총 및 대사물을 특성화하는 데 민감할 것이다. 임의의 개체의 균총의 맞춤형 또는 개인맞춤형 평가가 수행될 수 있으며, 식별된 피부 및 피하 조직 균총 및 대사물은 건강한 피부 프로파일 및 또한 병든 피부 프로파일과 비교될 수 있다. 개체의 피부 및 피하 조직 균총의 종 조성 및 또한 이의 연관된 대사물을 구체화할 맞춤형 또는 개인맞춤형 리포트가 생성될 수 있다. 이러한 리포트는 각각의 개체에서 고갈되거나 과표현되는 유익한 편리공생 종을 포함할 것이다. 이는 또한 각각의 개체에서 고갈되거나 과표현되는 유익한 또는 바람직하기 않은 대사물의 목록을 포함할 것이다. 이는 맞춤형 또는 개인맞춤형 피부 케어 또는 개인 케어 제품의 제제에 사용될 수 있다. 대안적으로, 시험은 다른 피부 케어 및 개인 케어 제품, 요법의 성능을 평가하거나 정상적 피부 균총 또는 대사물의 파괴를 평가하기 위해 실시될 수 있다. 시험은 피부 균총 또는 이의 연관된 대사물에 대한 그 치료 요법의 효능을 모니터링하기 위해 임의의 피부 치료 전, 동안 및 후에 수행될 수 있다. 시험은 또한 시그너처 미생물 프로파일 또는 그들의 수반 대사물과 연관된 피부 병태의 조기 진단을 위해 사용될 수 있다. 시험의 감도는 그들의 표현형 발생 전 이러한 피부 병태의 조기 진단을 가능하게 한다. 한 측면에서, 본 발명은 특정 개체에 대해 제제화된 맞춤형 또는 개인맞춤형 피부 케어 또는 개인 케어 제품을 생성하는 방법을 제공한다. 맞춤형 또는 개인맞춤형 제품은 임의의 주어진 개체에서 고갈될 수 있는 하나 이상의 유익한 또는 편리공생 미생물 또는 일 세트의 화학물질 및 대사물을 함유한다. 이러한 피부 케어 제품 및 개인 케어 제품의 규칙적인 투여는 최적이 아닌 프로파일을 건강한 평형으로 이동시킨다. 피부 케어 제품은 피부 케어 제품 미생물 또는 이의 구성 대사물의 집락형성 효능을 향상시킬 독점적 로션으로 기존 균총을 세정한 후 적용될 수 있다. 임의의 맞춤형 또는 개인맞춤형 피부 케어 또는 개인 케어 제품은 배양 가능하거나 배양 가능하지 않은 하나 이상의 미생물을 함유할 수 있다. 맞춤형 또는 개인맞춤형 제품은 대안적으로 상리공생 또는 편리공생 유기체의 확립 또는 증식 및/또는 병원성 유기체의 억제에 유리한 기질 및 영양소일 수 있다. 그들 화학물질 및 대사물은 시험관내에서 합성되거나 미생물로부터 정제된다.
도 6은 본원에 기재된 시스템의 예시적인 실시양태를 도시한다. 일부 실시양태에서, 시스템은 디지털 프로세싱 디바이스(601)를 포함한다. 디지털 프로세싱 디바이스(601)는 개체로부터 채취한 샘플을 특성화하고 일부 실시양태에서 개체에 대한 맞춤 요법을 추가로 결정하도록 구성된 소프트웨어 애플리케이션을 포함한다. 디지털 프로세싱 디바이스(601)는 중앙 프로세싱 유닛(CPU, 본원에서 또한 "프로세서" 또는 "컴퓨터 프로세서")(605)를 포함할 수 있으며, 이는 단일 코어 또는 다중 코어 프로세서 또는 병렬 프로세싱을 위한 복수의 프로세서일 수 있다. 디지털 프로세싱 디바이스(601)는 또한 메모리 또는 메모리 로케이션(610)(예를 들어, 랜덤 접근 메모리, 판독 전용 메모리, 플래시 메모리), 전자 저장 유닛(615)(예를 들어, 하드 디스크), 하나 이상의 다른 시스템과 통신하기 위한 통신 인터페이스(619)(예를 들어, 네트워크 어댑터, 네트워크 인터페이스), 및 주변 디바이스, 예를 들어 캐시를 포함한다. 주변 디바이스는 저장 인터페이스(670)를 통해 디바이스의 나머지와 통신하는 저장 디바이스(들) 또는 저장 매체(665)를 포함할 수 있다. 메모리(610), 저장 유닛(615), 인터페이스(619) 및 주변 디바이스는 통신 버스(1925), 예를 들어 마더보드를 통해 CPU(605)와 통신하도록 구성된다. 디지털 프로세싱 디바이스(601)는 통신 인터페이스(619)의 도움으로 컴퓨터 네트워크("네트워크")(630)에 작동적으로 커플링될 수 있다. 네트워크(630)는 인터넷을 포함할 수 있다. 네트워크(630)는 전기통신 및/또는 데이터 네트워크일 수 있다.
디지털 프로세싱 디바이스(601)는 사용자로부터 정보를 수신하기 위한 입력 디바이스(들)(645)를 포함하고, 입력 디바이스(들)는 입력 인터페이스(650)를 통해 디바이스의 다른 요소와 통신한다. 디지털 프로세싱 디바이스(601)는 출력 인터페이스(660)을 통해 디바이스의 다른 요소와 통신하는 출력 디바이스(655)를 포함할 수 있다.
CPU(605)는 소프트웨어 어플리케이션 또는 모듈에 내장된 기계 판독 가능 명령어를 실행하도록 구성된다. 명령어는 메모리 로케이션, 예를 들어 메모리(610)에 저장될 수 있다. 메모리(610)는 랜덤 접근 메모리 구성요소(예: RAM)(예를 들어, 정적 RAM "SRAM", 동적 RAM "DRAM" 등), 또는 판독 전용 구성요소(예를 들어, ROM)를 포함하나 이로 제한되지 않는 다양한 구성요소(예를 들어, 기계 판독 가능한 매체)를 포함할 수 있다. 메모리(110)는 또한 디바이스 시동 동안과 같이 디지털 프로세싱 디바이스 내 요소들 간의 정보 전달을 돕는 기본 루틴을 포함하여 기본 입력/출력 시스템(BIOS)을 포함할 수 있으며, 메모리(610)에 저장될 수 있다.
저장 유닛(615)은 파일을 저장하도록 구성될 수 있다. 저장 유닛(615)은 또한 운영 시스템, 어플리케이션 프로그램 등을 저장하는 데 사용될 수 있다. 임의적으로, 저장 유닛(615)은 (예를 들어, 외부 포트 커넥터(도시되지 않음)를 통해) 및/또는 저장 유닛 인터페이스를 통해 디지털 프로세싱 디바이스와 떼어낼 수 있게 인터페이스될 수 있다. 소프트웨어는 저장 유닛(615) 내 또는 외의 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체 내에 완전히 또는 부분적으로 존재할 수 있다. 또 다른 예에서, 소프트웨어는 프로세서(들)(605) 내에 완전히 또는 부분적으로 존재할 수 있다.
정보 및 데이터는 디스플레이(635)를 통해 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 디스플레이는 인터페이스(640)를 통해 버스(625)에 연결되고, 디바이스(601)의 디스플레이의 다른 요소들 사이의 데이터 전송은 인터페이스(640)를 통해 제어될 수 있다.
본원에 기재된 방법은 디지털 프로세싱 디바이스(601)의 전자 저장 로케이션, 예를 들어 메모리(610) 또는 전자 저장 유닛(615)에 저장된 기계(예를 들어, 컴퓨터 프로세서) 실행 가능 코드에 의해 실행될 수 있다. 기계 실행 가능한 또는 기계 판독 가능한 코드는 소프트웨어 어플리케이션 또는 소프트웨어 모듈의 형태로 제공될 수 있다. 사용 동안, 코드는 프로세서(605)에 의해 실행될 수 있다. 일부 경우에, 코드는 저장 유닛(615)로부터 검색되고, 프로세서(605)에 의해 즉시 접근할 수 있도록 메모리(610)에 저장될 수 있다. 일부 경우에, 전자 저장 유닛(615)은 배제될 수 있고, 기계 실행 가능한 명령어가 메모리(610)에 저장된다.
원격 디바이스(602)는, 일부 실시양태에서, 디지털 프로세싱 디바이스(601)과 통신하도록 구성되며, 임의의 모바일 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있으며, 이의 비제한적 예는 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 스마트폰 또는 스마트워치를 포함한다.
하기 실시예는 본 발명의 실시양태를 추가로 설명하기 위해 제공되지만, 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 그들은 사용될 수 있는 것들의 전형이지만, 당업자에게 공지된 다른 절차, 방법론 또는 기술이 대안적으로 사용될 수 있다.
실시예 1
체취의 평가를 위한 마이크로비옴의 특성화
일반적 설명
피브 면봉채취물은 높은 겨드랑이 체취 및 낮은 겨드랑이 체취를 갖는 2개의 개체 코호트로부터 수집되었다. 각각의 개체로부터의 샘플을 겨드랑이, 겨드랑이 모공 및 목 뒤에서 수집하였다. 면봉채취물을 본원에 기재된 마이크로비옴 프로파일링 워크플로우를 통해 처리하였다.
커버되는 개념
겨드랑이의 경우, 표피 마이크로비옴은 매우 상당한 일치로 모공과 연관된 더 깊은 피부 마이크로비옴을 반영한다.
겨드랑이의 마이크로비옴 조성은 겨드랑이 체취 상태에 크게 영향을 끼친다.
스타필로코쿠스 종은 저취기(low odor) 개체에서 더 풍부하고, 코리네박테리움 및 프로피오니박테리움 종은 고취기(high odor) 개체에서 더 일반적이었다.
고취기 개체 및 저취기 개체의 기능 프로파일의 비교 결과, 기능 범주: 2차 대사물의 생합성; 수송 및 이화작용; 및 막 수송 조절은 고취기 개체에서 더 활성적이다.
상이한 피. 아크네스 균주는 높은 체취 개체 대 낮은 체취 개체에서 차별적 존재비를 갖는다.
마이크로비옴 조성에 기반하여 개체를 높은 체취 또는 낮은 체취로 분류하기 위해 기계 학습을 이용하여 예측적 특성화 모델이 구축될 수 있다.
결과
평균 조성(마이크로비옴)
3개 부위의 평균 미생물 조성을 비교하였다.
목 뒤의 경우, 주된 세균은 프로피오니박테리움 아크네스였다.
겨드랑이 및 모공의 경우, 스타필로코쿠스 종이 가장 널리 퍼진 세균이었다.
겨드랑이 및 모공의 평균 프로파일은 상당한 유사성을 나타내었다(도 7 참조). 도 7은 겨드랑이 겨드랑이("표피")로부터 수집된 피부 면봉채취물의 마이크로비옴 조성과 겨드랑이 모공("모공")으로부터 수집된 피부 면봉채취물의 마이크로비옴 조성 사이의 상관관계를 입증한다. 각각의 검은 점은 겨드랑이 표피 마이크로비옴(X-축) 및 겨드랑이 모공(Y-축)에서 두드러진 세균의 우세(prevalence)에 해당한다. 점은 겨드랑이 대비 털 플룩(hair pluck)에서 가장 두드러진 세균의 평균 빈도를 나타낸다.
이 유사성은, 겨드랑이의 경우, 표피 마이크로비옴이 모공과 연관된 더 깊은 피부 마이크로비옴을 잘 반영할 수 있음을 증명한다.
도 8은 목 뒤로부터 수집된 피부 면봉채취물로부터 수득된 샘플에서의 평균 미생물 조성의 예시적인 실례를 도시한다.
도 9는 대상체의 겨드랑이 영역으로부터 수집된 피부 면봉채취물로부터 수득된 샘플에서의 평균 미생물 조성의 예시적인 실례를 도시한다.
도 10은 대상체의 겨드랑이 모공으로부터 수집된 피부 면봉채취물로부터 수득된 샘플에서의 평균 미생물 조성의 예시적인 실례를 도시한다.
차별적 조성
겨드랑이에서의 차별적 조성
고취기 개체와 저취기 개체 사이의 겨드랑이 샘플의 마이크로비옴 조성을 비교하였다. 소트리(Sotry)의 FDR 보정 방법과 함께 웰치(Welch)의 t-시험을 이용하여 2개 그룹의 분석을 수행하였다. 효과 필터 크기는 =0.2으로 설정되었다.
스타필로코쿠스 종은 저취기 개체에서 더 풍부하고, 코리네박테리움 및 프로피오니박테리움 종은 고취기 개체에서 더 일반적이었다.
결과가 도 11에 도시된다. 도 11은 고취기 및 저취기 대상체의 겨드랑이 피부 면봉채취물에서 마이크로비옴 종 존재비의 차이를 예시한다
종 수준 분석은 차이를 평가하기 위해 다음에 수행될 것이다.
기능 추정
기능 예측, 겨드랑이
소트리의 FDR 보정 방법과 함께 웰치의 t-시험을 이용하여 2개 그룹의 분석을 수행하였다. 효과 필터 크기는 =0.2로 설정되었다.
고취기 개체 및 저취기 개체의 기능 프로파일의 비교 결과, 기능 범주: 2차 대사물의 생합성; 수송 및 이화작용; 및 막 수송 조절은 고취기 개체에서 더 활성적이다.
고취기 개체에서 더 높은 수송 활성 및 이화작용 및 막 수송 조절이 의미가 있으며, 이는 냄새가 활발한 막 활성을 필요로 하는 세균을 통한 땀 성분의 분해에 의해 야기되기 것으로 믿어지기 때문이다.
디아세틸 2,3-부타디온, 이소발레르산 및 프로피온산과 같은 2차 대사물이 또한 일반적으로 체취와 연관된다.
결과가 도 12에 도시된다. 도 12는 마이크로비옴 조성을 기능 범주로 분류하며, '다른 2차 대사물의 생합성'; '수송 및 이화작용'; 및 '막 수송 조절'이 높은 채취를 갖는 개체의 겨드랑이 영역에서 상승된 3개의 범주이다.
기능 예측, 겨드랑이, 경로 수준
소트리의 FDR 보정 방법과 함께 웰치의 t-시험을 이용하여 2개 그룹의 분석을 수행하였다. 효과 필터 크기는 =0.2로 설정되었다.
포피린 대사가 고취기 개체에서 더욱 활발하다. 포피린은 그들의 세포독성 효과를 통해 및 각질세포 유래된 IL-8의 발현을 자극함으로써 모낭주위 염증 반응에 기여할 수 있다.
고취기 개체에서의 세균은 TCA 사이클의 비교 분석에 기반하여 보다 대사적으로 활성인 것으로 보인다.
부티레이트는 강한 냄새를 가지므로, 고취기 개체에서 더 높은 부타노에이트 대사가 주목할만하다.
결과가 도 13에 도시된다. 도 13은 도 9에서 수행된 특성화를 확장하며, 마이크로비옴 조성을 경로로 나눈다. 도 10의 결과는 포피린 대사, TCA 사이클 및 부타노에이트 대사가 고취기 개체의 겨드랑이 영역에서 보다 활성적임을 나타낸다.
피. 아크네스 타이핑
털 플룩에서의 피. 마크네스 SLST 차별적 매핑이 도 14에 도시된다. 도 14는 단일 로커스 단일 특성(single locus single trait: SLST)을 도시하며 겨드랑이 모공의 마이크로비옴 조성 분석에 기반하여 고취기 및 저취기 대상체에서 다양한 피. 아크네스 타입의 우세를 나타낸다.
피. 아크네스 F1 및 C1은 낮은 체취 개체에서 거의 독점적으로 발견되고, F5는 주로 높은 체취 개체에서 발견된다.
겨드랑이에서 피. 아크네스 SLST 차별적 매핑이 도 15에 도시된다. 도 15는 단일 로커스 단일 특성(SLST)을 도시하며 겨드랑이의 마이크로비옴 조성 분석에 기반하여 고취기 및 저취기 대상체에서 다양한 피. 아크네스 타입의 우세를 나타낸다.
겨드랑이에서, A6 & B1은 높은 체취 개체에서 더 높은 존재비로 발견되고, F1은 반대이다.
체취 모델
데이터를 사용하여 개체가 높은 체취 또는 낮은 체취인지를 예측할 수 있는 모델을 구축하였다.
특성화 모델은 낮은 또는 높은 샘플의 냄새 상태를 사용하고 이를 OTU 존재비와 서로 관련시킨다. 생성된 모델은 시험 세트의 냄새 상태를 에측하고 이를 "높음" 또는 "낮음"으로 분류할 것이다.
도 16에 도시되는 바와 같이, 모델은 55/60 = 0.92의 정확도를 갖는다. 도 16은 실제로 고취기 개체였던 15명의 고취기 개체를 정확히 예측하고 실제로 저취기 개체였던 40명의 저취기 개체를 정확히 예측하였음을 나타낸다.
도 17은 상이한 조작 분류 단위(OTU)가 모델의 예측력에 기여한다는 것을 도시한다.
비록 본 발명은 상기 실시예를 참조로 하여 설명되었지만 변형 및 변화가 본 발명의 취지 및 범위 내에 포함된다는 것을 이해할 것이다.

Claims (36)

  1. 하기 단계를 포함하는, 마이크로비옴을 제공하는 개체를 특성화하는 방법:
    (a) 상기 마이크로비옴과 연관된 뉴클레오티드 서열을 포함하는 서열 프로파일을 생성하는 단계;
    (b) 상기 마이크로비옴과 연관된 세포 성장률, 상기 마이크로비옴과 연관된 영양소 흡수율 및 상기 마이크로비옴과 연관된 부산물 분비율로 이루어진 군으로부터 선택되는 대사체 프로파일을 생성하는 단계;
    (c) 상기 서열 프로파일 및 상기 대사체 프로파일을 참조 프로파일과 비교하여 비교 결과를 생성하는 단계; 및
    (d) 상기 비교 결과에 기반하여 상기 개체의 특성화를 생성하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 개체가 고취기(high odor) 개체로 특징지어지는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 마이크로비옴이 피부 또는 털을 포함하는 샘플과 연관되는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열이 전체 게놈 서열분석을 이용하여 생성되는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열이 차세대 서열분석을 이용하여 생성되는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열이 생거-서열분석을 이용하여 생성되는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열이 16S rDNA 서열분석을 이용하여 생성되는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열이 16S rRNA 서열분석을 이용하여 생성되는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 마이크로비옴 프로파일이 프로피오니박테리아(Propionibacteria) 속, 스타필로콕시(Staphylococci) 속 또는 코리네박테리아(Corynebacteria) 속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 세균을 포함하는 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 대사 프로파일이 질량-분광분석을 이용하여 생성되는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 참조 프로파일이 조직 샘플과 연관된 장애를 갖지 않는 개체로부터의 마이크로비옴 및 대사체 데이터로 훈련된 기계 학습 알고리즘에 의해 생성되는 것인 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 비교 결과가 조직 샘플과 연관된 장애를 갖는 개체 및 갖지 않는 개체 둘 다로부터의 마이크로비옴 및 대사체 데이터로 훈련된 기계 학습 알고리즘에 의해 생성되는 것인 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 장애가 여드름을 포함하는 것인 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 장애가 체취를 포함하는 것인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 조직 샘플의 상기 특성화가 상기 조직 샘플 내의 장애의 존재 및 상기 장애의 상대적 존재 정도의 결정을 포함하는 것인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 비교 결과, 상기 서열 프로파일 또는 상기 대사체 프로파일이 맞춤 치료 양식을 결정하기 위해 사용되는 것인 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 맞춤 치료 양식이 상기 마이크로비옴 내의 미생물의 성장을 촉진하는 하나 이상의 작용제를 포함하는 것인 방법.
  18. 하기를 포함하는, 마이크로비옴을 제공하는 개체를 특성화하기 위한 시스템:
    (a) 프로세서; 및
    (b) 프로세서로 하여금
    (i) 상기 마이크로비옴과 연관된 서열을 포함하는 서열 프로파일을 생성하게 하고;
    (ii) 상기 마이크로비옴과 연관된 세포 성장률, 상기 마이크로비옴과 연관된 영양소 흡수율 및 상기 마이크로비옴과 연관된 부산물 분비율로 이루어진 군으로부터 선택되는 대사체 프로파일을 생성하게 하고;
    (iii) 상기 서열 프로파일 및 상기 대사체 프로파일을 하나 이상의 참조 프로파일과 비교하여 비교 결과를 생성하게 하고;
    (iv) 상기 비교 결과에 기반하여 상기 개체의 특성화를 생성하게 하는,
    프로세서에 의해 실행가능한 명령어로 인코딩된 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 개체가 고취기 개체로 특징지어지는 것인 시스템.
  20. 제18항에 있어서, 상기 마이크로비옴이 피부 또는 털을 포함하는 샘플과 연관되는 것인 시스템.
  21. 제18항에 있어서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열이 전체 게놈 서열분석을 이용하여 생성되는 것인 시스템.
  22. 제18항에 있어서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열이 차세대 서열분석을 이용하여 생성되는 것인 시스템.
  23. 제18항에 있어서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열이 생거-서열분석을 이용하여 생성되는 것인 시스템.
  24. 제18항에 있어서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열이 16S rDNA 서열분석을 이용하여 생성되는 것인 시스템.
  25. 제18항에 있어서, 상기 복수의 뉴클레오티드 서열이 16S rRNA 서열분석을 이용하여 생성되는 것인 시스템.
  26. 제18항에 있어서, 상기 마이크로비옴 프로파일이 프로피오니박테리아 속, 스타필로콕시 속 또는 코리네박테리아 속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 세균을 포함하는 것인 시스템.
  27. 제18항에 있어서, 상기 대사 프로파일이 질량-분광분석을 이용하여 생성되는 것인 시스템.
  28. 제18항에 있어서, 상기 참조 프로파일이 조직 샘플과 연관된 장애를 갖지 않는 개체로부터의 마이크로비옴 및 대사체 데이터로 훈련된 기계 학습 알고리즘에 의해 생성되는 것인 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 비교 결과가 조직 샘플과 연관된 장애를 갖는 개체 및 갖지 않는 개체 둘 다로부터의 마이크로비옴 및 대사체 데이터로 훈련된 기계 학습 알고리즘에 의해 생성되는 것인 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 장애가 여드름을 포함하는 것인 시스템.
  31. 제29항에 있어서, 상기 장애가 체취를 포함하는 것인 시스템.
  32. 제18항에 있어서, 상기 개체의 상기 특성화가 상기 조직 샘플 내의 장애의 존재 및 상기 장애의 상대적 존재 정도의 결정을 포함하는 것인 시스템.
  33. 제18항에 있어서, 상기 비교 결과, 상기 서열 프로파일 및 상기 대사체 프로파일 중 하나 이상이 맞춤 치료 양식을 결정하기 위해 사용되는 것인 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 맞춤 치료 양식이 상기 마이크로비옴 내의 미생물의 성장을 촉진하는 하나 이상의 작용제를 포함하는 것인 시스템.
  35. 하기 단계를 포함하는, 마이크로비옴을 제공하는 개체를 특성화하는 방법:
    (a) 상기 마이크로비옴과 연관된 세포 성장률, 상기 마이크로비옴과 연관된 영양소 흡수율 및 상기 마이크로비옴과 연관된 부산물 분비율로 이루어진 군으로부터 선택되는 대사체 프로파일을 생성하는 단계;
    (b) 상기 대사체 프로파일을 참조 프로파일과 비교하여 비교 결과를 생성하는 단계; 및
    (c) 상기 비교 결과에 기반하여 상기 개체의 특성화를 생성하는 단계.
  36. 하기 단계를 포함하는, 마이크로비옴을 제공하는 개체를 특성화하는 방법:
    (a) 차세대 서열분석을 이용하여 생성되는 상기 마이크로비옴과 연관된 뉴클레오티드 서열을 포함하는 서열 프로파일을 생성하는 단계;
    (b) 상기 서열 프로파일을 참조 프로파일과 비교하여 비교 결과를 생성하는 단계; 및
    (c) 상기 비교 결과에 기반하여 상기 개체의 특성화를 생성하는 단계.
KR1020197029763A 2017-03-10 2018-03-09 피부 균총의 분석에 기반한 맞춤형 피부 케어 제품 및 개인 케어 제품 KR20200019116A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762469655P 2017-03-10 2017-03-10
US62/469,655 2017-03-10
PCT/US2018/021862 WO2018165621A1 (en) 2017-03-10 2018-03-09 Customized skin care products and personal care products based on the analysis of skin flora

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200019116A true KR20200019116A (ko) 2020-02-21

Family

ID=63448327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197029763A KR20200019116A (ko) 2017-03-10 2018-03-09 피부 균총의 분석에 기반한 맞춤형 피부 케어 제품 및 개인 케어 제품

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11926876B2 (ko)
EP (1) EP3593267A4 (ko)
KR (1) KR20200019116A (ko)
CN (1) CN110753966A (ko)
CA (1) CA3055930A1 (ko)
WO (1) WO2018165621A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200019116A (ko) 2017-03-10 2020-02-21 프로더믹, 인코포레이티드 피부 균총의 분석에 기반한 맞춤형 피부 케어 제품 및 개인 케어 제품
US11741523B2 (en) 2019-07-31 2023-08-29 L'oreal Personalized skincare recommendations based on biomarker analysis
US11501356B2 (en) * 2019-07-31 2022-11-15 L'oreal Systems and methods for generating personalized skincare formulations based on biomarker analysis
US20220142560A1 (en) * 2020-11-06 2022-05-12 Johnson & Johnson Consumer Inc. Microbiome and metobolome clusters to evaluate skin health
CN114686606A (zh) * 2020-12-30 2022-07-01 北京本真工坊生物科技有限公司 一种基于皮肤菌群进行护肤推荐的方法和系统

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6203987B1 (en) 1998-10-27 2001-03-20 Rosetta Inpharmatics, Inc. Methods for using co-regulated genesets to enhance detection and classification of gene expression patterns
US7183057B2 (en) 2004-03-31 2007-02-27 Dermtech International Tape stripping methods for analysis of skin disease and pathological skin state
US8532938B2 (en) 2005-11-17 2013-09-10 The Invention Science Fund I, Llc Testing-dependent administration of a nutraceutical
US20070112592A1 (en) 2005-11-17 2007-05-17 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Payments in providing assistance related to health
US8468029B2 (en) 2005-11-17 2013-06-18 The Invention Science Fund I, Llc Subscriptions for assistance related to health
US7927787B2 (en) 2006-06-28 2011-04-19 The Invention Science Fund I, Llc Methods and systems for analysis of nutraceutical associated components
US8340944B2 (en) 2005-11-30 2012-12-25 The Invention Science Fund I, Llc Computational and/or control systems and methods related to nutraceutical agent selection and dosing
US8297028B2 (en) 2006-06-14 2012-10-30 The Invention Science Fund I, Llc Individualized pharmaceutical selection and packaging
US7827042B2 (en) 2005-11-30 2010-11-02 The Invention Science Fund I, Inc Methods and systems related to transmission of nutraceutical associated information
US7974856B2 (en) 2005-11-30 2011-07-05 The Invention Science Fund I, Llc Computational systems and methods related to nutraceuticals
US8000981B2 (en) 2005-11-30 2011-08-16 The Invention Science Fund I, Llc Methods and systems related to receiving nutraceutical associated information
US7919250B2 (en) 2007-07-31 2011-04-05 New York University Diagnostic and treatment methods for characterizing bacterial microbiota in skin conditions
US20100273207A1 (en) * 2009-04-24 2010-10-28 Raymond Langley Methods for Diagnosis of Sepsis and Risk of Death
US9848760B2 (en) 2009-06-29 2017-12-26 Gearbox, Llc Devices for continual monitoring and introduction of gastrointestinal microbes
US20120149584A1 (en) 2009-08-21 2012-06-14 Bernat Olle Methods of diagnosing and treating microbiome-associated disease using interaction network parameters
WO2011161186A1 (en) * 2010-06-23 2011-12-29 Biocrates Life Sciences Ag Method for in vitro diagnosing sepsis utilizing biomarker composed of more than two different types of endogenous biomolecules
US20130121968A1 (en) 2011-10-03 2013-05-16 Atossa Genetics, Inc. Methods of combining metagenome and the metatranscriptome in multiplex profiles
EP3360560A1 (en) 2012-03-17 2018-08-15 The Regents of the University of California Composition for treating acne
CA2916229A1 (en) 2013-06-18 2014-12-24 Prodermiq, Inc. Customized skin care products and personal care products based on the analysis of skin flora
WO2015003001A1 (en) * 2013-07-01 2015-01-08 The Washington University Methods for identifying supplements that increase gut colonization by an isolated bacterial species, and compositions derived therefrom
CN105407728A (zh) 2013-07-21 2016-03-16 霍勒拜欧姆公司 用于微生物组表征、监测和治疗的方法和系统
FR3011009B1 (fr) 2013-09-25 2016-11-25 Oreal Signature bacterienne de la dermatite atopique et son utilisation dans la prevention et/ou le traitement de cette pathologie
US10287637B2 (en) * 2014-01-25 2019-05-14 uBiome, Inc. Method and system for microbiome analysis
US10169541B2 (en) * 2014-10-21 2019-01-01 uBiome, Inc. Method and systems for characterizing skin related conditions
US10381112B2 (en) 2014-10-21 2019-08-13 uBiome, Inc. Method and system for characterizing allergy-related conditions associated with microorganisms
US9758839B2 (en) * 2014-10-21 2017-09-12 uBiome, Inc. Method and system for microbiome-derived diagnostics and therapeutics for conditions associated with microbiome functional features
US10409955B2 (en) 2014-10-21 2019-09-10 uBiome, Inc. Method and system for microbiome-derived diagnostics and therapeutics for locomotor system conditions
US10395777B2 (en) 2014-10-21 2019-08-27 uBiome, Inc. Method and system for characterizing microorganism-associated sleep-related conditions
US10410749B2 (en) 2014-10-21 2019-09-10 uBiome, Inc. Method and system for microbiome-derived characterization, diagnostics and therapeutics for cutaneous conditions
US10366793B2 (en) 2014-10-21 2019-07-30 uBiome, Inc. Method and system for characterizing microorganism-related conditions
US20190102512A1 (en) * 2014-11-17 2019-04-04 Yeda Research And Development Co., Ltd. Method of analyzing microbiome
EP3262215A4 (en) 2015-02-27 2018-11-14 Alere Inc. Microbiome diagnostics
WO2016161525A1 (en) * 2015-04-10 2016-10-13 Gregor Reid Diagnosis of bacterial vaginosis
US20170235902A1 (en) 2015-04-13 2017-08-17 uBiome, Inc. Method and system for characterization of clostridium difficile associated conditions
WO2016172196A1 (en) 2015-04-20 2016-10-27 Pätzold Bernhard Methods and compositions for changing the composition of the skin microbiome using complex mixtures of bacterial strains
EP3289093A4 (en) * 2015-04-28 2019-04-17 Yeda Research and Development Co., Ltd. USE OF MICROBIAL METABOLITES FOR THE TREATMENT OF DISEASES
EP4345725A3 (en) * 2015-09-17 2024-06-19 Prodermiq, Inc. Predicting skin age based on the analysis of skin flora and lifestyle data
WO2017109059A1 (en) 2015-12-22 2017-06-29 Vib Vzw Microbial marker in inflammatory arthritis diseases
AU2017257785A1 (en) 2016-04-25 2018-11-08 Psomagen, Inc. Method and system for characterizing skin related conditions
CA3044544A1 (en) * 2016-05-18 2017-11-23 Dermala Inc. Compositions and methods for treating eczema
US10428370B2 (en) * 2016-09-15 2019-10-01 Sun Genomics, Inc. Universal method for extracting nucleic acid molecules from a diverse population of one or more types of microbes in a sample
PL3912630T3 (pl) * 2016-10-19 2024-04-15 S-Biomedic Nv Sposoby i kompozycje do zmiany składu mikrobiomu skóry z wykorzystaniem złożonych mieszanek szczepów bakteryjnych
WO2018094204A1 (en) * 2016-11-17 2018-05-24 Arivale, Inc. Determining relationships between risks for biological conditions and dynamic analytes
US20180137243A1 (en) 2016-11-17 2018-05-17 Resilient Biotics, Inc. Therapeutic Methods Using Metagenomic Data From Microbial Communities
KR20200019116A (ko) 2017-03-10 2020-02-21 프로더믹, 인코포레이티드 피부 균총의 분석에 기반한 맞춤형 피부 케어 제품 및 개인 케어 제품
US20190050534A1 (en) 2017-08-14 2019-02-14 uBiome, Inc. Disease-associated microbiome characterization process
US20190213226A1 (en) 2018-01-05 2019-07-11 L'oreal Machine implemented virtual health and beauty system
CA3089831A1 (en) 2018-01-29 2019-08-01 Atolla Skin Health, Inc. Systems and methods for formulating personalized skincare products
US20190292577A1 (en) 2018-03-26 2019-09-26 Prodermiq, Inc. Compositions and method for the treatment of acne
US20220142560A1 (en) * 2020-11-06 2022-05-12 Johnson & Johnson Consumer Inc. Microbiome and metobolome clusters to evaluate skin health

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018165621A1 (en) 2018-09-13
US20200102600A1 (en) 2020-04-02
EP3593267A1 (en) 2020-01-15
US11926876B2 (en) 2024-03-12
CA3055930A1 (en) 2018-09-13
EP3593267A4 (en) 2020-12-30
CN110753966A (zh) 2020-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210310054A1 (en) Customized skin care products and personal care products based on the analysis of skin flora
US11211143B2 (en) Predicting skin age based on the analysis of skin flora and lifestyle data
Xu et al. Dandruff is associated with the conjoined interactions between host and microorganisms
Jo et al. Diverse human skin fungal communities in children converge in adulthood
US11926876B2 (en) Customized skin care products and personal care products based on the analysis of skin flora
Durbán et al. Assessing gut microbial diversity from feces and rectal mucosa
Si et al. Genetic associations and shared environmental effects on the skin microbiome of Korean twins
US20170228514A1 (en) Method and system for characterizing skin related conditions
KR20200047626A (ko) 미생물과 관련된 여성 생식계통-관련 컨디션에 대한 특성화를 위한 방법 및 시스템
Wilantho et al. Diversity of bacterial communities on the facial skin of different age-group Thai males
CN112352058A (zh) 用于治疗痤疮的组合物和方法
US20160145670A1 (en) Microbial Ecology Shift Assay
WO2017189614A1 (en) Method and system for characterizing skin related conditions
WO2021254299A1 (en) Use of bacteria in children development assessment and treatment
D'Andreano The forgotten world of mycobiome in the skin of dogs
KR20210123376A (ko) 마이크로바이옴-유래 동반 진단을 위한 방법 및 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application