SR
Sophia Rose
Author with expertise in Advances in Metabolomics Research
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
11
(91% Open Access)
Cited by:
2,062
h-index:
18
/
i10-index:
21
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Longitudinal multi-omics of host–microbe dynamics in prediabetes

Wenyu Zhou et al.May 1, 2019
Type 2 diabetes mellitus (T2D) is a growing health problem, but little is known about its early disease stages, its effects on biological processes or the transition to clinical T2D. To understand the earliest stages of T2D better, we obtained samples from 106 healthy individuals and individuals with prediabetes over approximately four years and performed deep profiling of transcriptomes, metabolomes, cytokines, and proteomes, as well as changes in the microbiome. This rich longitudinal data set revealed many insights: first, healthy profiles are distinct among individuals while displaying diverse patterns of intra- and/or inter-personal variability. Second, extensive host and microbial changes occur during respiratory viral infections and immunization, and immunization triggers potentially protective responses that are distinct from responses to respiratory viral infections. Moreover, during respiratory viral infections, insulin-resistant participants respond differently than insulin-sensitive participants. Third, global co-association analyses among the thousands of profiled molecules reveal specific host-microbe interactions that differ between insulin-resistant and insulin-sensitive individuals. Last, we identified early personal molecular signatures in one individual that preceded the onset of T2D, including the inflammation markers interleukin-1 receptor agonist (IL-1RA) and high-sensitivity C-reactive protein (CRP) paired with xenobiotic-induced immune signalling. Our study reveals insights into pathways and responses that differ between glucose-dysregulated and healthy individuals during health and disease and provides an open-access data resource to enable further research into healthy, prediabetic and T2D states.
0
Citation453
0
Save
0

A longitudinal big data approach for precision health

Sophia Rose et al.May 1, 2019
Precision health relies on the ability to assess disease risk at an individual level, detect early preclinical conditions and initiate preventive strategies. Recent technological advances in omics and wearable monitoring enable deep molecular and physiological profiling and may provide important tools for precision health. We explored the ability of deep longitudinal profiling to make health-related discoveries, identify clinically relevant molecular pathways and affect behavior in a prospective longitudinal cohort (n = 109) enriched for risk of type 2 diabetes mellitus. The cohort underwent integrative personalized omics profiling from samples collected quarterly for up to 8 years (median, 2.8 years) using clinical measures and emerging technologies including genome, immunome, transcriptome, proteome, metabolome, microbiome and wearable monitoring. We discovered more than 67 clinically actionable health discoveries and identified multiple molecular pathways associated with metabolic, cardiovascular and oncologic pathophysiology. We developed prediction models for insulin resistance by using omics measurements, illustrating their potential to replace burdensome tests. Finally, study participation led the majority of participants to implement diet and exercise changes. Altogether, we conclude that deep longitudinal profiling can lead to actionable health discoveries and provide relevant information for precision health. Personalized omics profiling can lead to actionable health discoveries and stimulate lifestyle changes.
0
Citation402
0
Save
0

Digital Health: Tracking Physiomes and Activity Using Wearable Biosensors Reveals Useful Health-Related Information

Xiao Li et al.Jan 12, 2017
A new wave of portable biosensors allows frequent measurement of health-related physiology. We investigated the use of these devices to monitor human physiological changes during various activities and their role in managing health and diagnosing and analyzing disease. By recording over 250,000 daily measurements for up to 43 individuals, we found personalized circadian differences in physiological parameters, replicating previous physiological findings. Interestingly, we found striking changes in particular environments, such as airline flights (decreased peripheral capillary oxygen saturation [SpO2] and increased radiation exposure). These events are associated with physiological macro-phenotypes such as fatigue, providing a strong association between reduced pressure/oxygen and fatigue on high-altitude flights. Importantly, we combined biosensor information with frequent medical measurements and made two important observations: First, wearable devices were useful in identification of early signs of Lyme disease and inflammatory responses; we used this information to develop a personalized, activity-based normalization framework to identify abnormal physiological signals from longitudinal data for facile disease detection. Second, wearables distinguish physiological differences between insulin-sensitive and -resistant individuals. Overall, these results indicate that portable biosensors provide useful information for monitoring personal activities and physiology and are likely to play an important role in managing health and enabling affordable health care access to groups traditionally limited by socioeconomic class or remote geography.
0
Citation370
0
Save
9

Precision environmental health monitoring by longitudinal exposome and multi-omics profiling

Peng Gao et al.May 6, 2021
Abstract Conventional environmental health studies primarily focused on limited environmental stressors at the population level, which lacks the power to dissect the complexity and heterogeneity of individualized environmental exposures. Here we integrated deep-profiled longitudinal personal exposome and internal multi-omics to systematically investigate how the exposome shapes an individual’s phenome. We annotated thousands of chemical and biological components in the personal exposome cloud and found they were significantly correlated with thousands of internal biomolecules, which was further cross validated using corresponding clinical data. In particular, our results showed that agrochemicals (e.g., carcinogenic pesticides, fungicides, and herbicides) and fungi predominated in the highly diverse and dynamic personal exposome, and the biomolecules and pathways related to the individual’s immune system, kidneys, and liver were highly correlated with the personal external exposome. Overall, our findings demonstrate dynamic interactions between the personal exposome and internal multi-omics and provide important insights into the impact of the environmental exposome on precision health.
9
Citation3
0
Save
1

Longitudinal profiling of the microbiome at four body sites reveals core stability and individualized dynamics during health and disease

Xin Zhou et al.Feb 1, 2024
Summary To understand dynamic interplay between the human microbiome and host during health and disease, we analyzed the microbial composition, temporal dynamics, and associations with host multi-omics, immune and clinical markers of microbiomes from four body sites in 86 participants over six years. We found that microbiome stability and individuality are body-site-specific and heavily influenced by the host. The stool and oral microbiome were more stable than the skin and nasal microbiomes, possibly due to their interaction with the host and environment. Also, we identified individual-specific and commonly shared bacterial taxa, with individualized taxa showing greater stability. Interestingly, microbiome dynamics correlated across body sites, suggesting systemic coordination influenced by host-microbial-environment interactions. Notably, insulin-resistant individuals showed altered microbial stability and associations between microbiome, molecular markers, and clinical features, suggesting their disrupted interaction in metabolic disease. Our study offers comprehensive views of multi-site microbial dynamics and their relationship with host health and disease. Study Highlights The stability of the human microbiome varies among individuals and body sites. Highly individualized microbial genera are more stable over time. At each of the four body sites, systematic interactions between the environment, the host and bacteria can be detected. Individuals with insulin resistance have lower microbiome stability, a more diversified skin microbiome, and significantly altered host-microbiome interactions.
1
Citation1
0
Save
0

Gut microbiome shifts in chronic systolic heart failure are associated with disease severity and clinical improvement

Petra Mamic et al.Aug 7, 2024
ABSTRACT Chronic systolic heart failure (HF) is a prevalent and morbid disease with marked variability in its progression and response to therapies. The gut microbiome may play a role in pathophysiology and progression of chronic HF, but clinical studies investigating relationships between the two are lacking. We analyzed the gut microbiome in a cohort of adults with chronic systolic HF caused by non-ischemic cardiomyopathy ( n =59) using multi-omics profiling and, in some cases, longitudinal sampling. We identified microbiome differences compared to healthy subjects ( n =50) and associated these differences with host metabolites, inflammatory markers and physiology. We found depletion of the anti-inflammatory probiotic Bifidobacterium and the associated short chain fatty acid producing and formaldehyde detoxifying pathways in the chronic HF cohort. We also discovered HF-specific microbiome-host immunome interactions. In addition to identifying several taxa and microbial pathways broadly associated with HF disease severity, we found significant links between Bifidobacterium and clinical HF improvement over time. Gut microbiome-host multi-omic data integration revealed a close association between Bifidobacterium and circulating metabolites previously implicated in cardiovascular physiology (e.g., malonic acid), thus pointing to potential mechanisms through which Bifidobacterium may affect chronic HF physiology. Our results suggest that Bifidobacterium may serve as a biomarker for chronic HF trajectory as well as suggest potential novel therapeutic interventions strategies.
0

California Stress, Trauma, and Resilience Study (CalSTARS) protocol: A multiomics-based cross-sectional investigation and randomized controlled trial to elucidate the biology of ACEs and test a precision intervention for reducing stress and enhancing resilience

L. Kim et al.Dec 2, 2024
Adverse Childhood Experiences (ACEs) are very common and presently implicated in 9 out of 10 leading causes of death in the United States. Despite this fact, our mechanistic understanding of how ACEs impact health is limited. Moreover, interventions for reducing stress presently use a one-size-fits-all approach that involves no treatment tailoring or precision. To address these issues, we developed a combined cross-sectional study and randomized controlled trial, called the California Stress, Trauma, and Resilience Study (CalSTARS), to (a) characterize how ACEs influence multisystem biological functioning in adults with all levels of ACE burden and current perceived stress, using multiomics and other complementary approaches, and (b) test the efficacy of our new California Precision Intervention for Stress and Resilience (PRECISE) in adults with elevated perceived stress levels who have experienced the full range of ACEs. The primary trial outcome is perceived stress, and the secondary outcomes span a variety of psychological, emotional, biological, and behavioral variables, as assessed using self-report measures, wearable technologies, and extensive biospecimens (i.e. DNA, saliva, blood, urine, & stool) that will be subjected to genomic, transcriptomic, proteomic, metabolomic, lipidomic, immunomic, and metagenomic/microbiome analysis. In this protocol paper, we describe the scientific gaps motivating this study as well as the sample, study design, procedures, measures, and planned analyses. Ultimately, our goal is to leverage the power of cutting-edge tools from psychology, multiomics, precision medicine, and translational bioinformatics to identify social, molecular, and immunological processes that can be targeted to reduce stress-related disease risk and enhance biopsychosocial resilience in individuals and communities worldwide.
Load More