Aplicações da Sequenciação de Amplicões 16S/18S/ITS

Sequenciação de amplicões 16S/18S/ITS tornou-se agora um método bem estabelecido. Devido ao seu baixo custo, ciclo mais curto e baixa exigência de qualidade da amostra, a sequenciação de amplicões 16S/18S/ITS é amplamente utilizada no estudo de microrganismos.

A sequenciação de amplicões 16S/18S/ITS revela as espécies de microrganismos em amostras ambientais e as suas diferenças, abundância relativa, estrutura populacional e relações evolutivas. Desempenha um papel importante na investigação de microrganismos e saúde humana, agricultura e pecuária, deteção e tratamento ambiental, e na utilização de recursos microbianos.

Saúde

• Intestino

O número de microrganismos intestinais é mais de 10 vezes superior ao número de células do próprio corpo humano, desempenhando um papel extremamente importante no metabolismo, crescimento, imunidade e surgimento de doenças. Muitos resultados de pesquisa mostram que os microrganismos intestinais estão diretamente relacionados à patogénese de várias doenças, como câncer, obesidade e doenças neurodegenerativas. As principais direções de pesquisa sobre microrganismos intestinais atualmente são as seguintes:

i. Diferenças na flora intestinal entre o grupo doente e o grupo saudável.
ii. Estudar a flora intestinal de grupos de intervenção com medicamentos ou dietas.
iii. Flora intestinal da mesma população em diferentes estágios de crescimento.
iv. Estudar a flora intestinal de um grupo durante o desenvolvimento de uma doença.
v. Estudar microrganismos em várias partes do corpo do mesmo grupo.

• Trato reprodutivo

Os microrganismos no trato reprodutivo são importantes para a saúde das mulheres, a função reprodutiva e o nascimento de bebés. O sequenciamento de amplicões 16S/18S/ITS pode obter informações sobre a maioria dos microrganismos no trato genital. Através de análises bioinformáticas/estatísticas, uma grande quantidade de dados é processada e analisada para encontrar a composição da comunidade microbiana relacionada a fatores ambientais (uso de antibióticos, inflamação bacteriana, etc.) no trato genital.

• Cavidade oral e trato respiratório

A cavidade oral é uma área ecológica importante para os microrganismos humanos se colonizarem e sobreviverem. Os microrganismos da cavidade oral incluem não apenas bactérias, mas também fungos, vírus, espiroquetas e arqueias. Em circunstâncias normais, as interações próximas e complexas entre as comunidades microbianas orais e os hospedeiros mantêm a saúde do hospedeiro, e a quebra deste equilíbrio ecológico levará a doenças. Doenças orais, como cáries dentárias, doenças periodontais e câncer oral, afetam seriamente a vida e a saúde humanas.

Os microrganismos colonizados no trato respiratório e no corpo humano estão sempre em um equilíbrio ecológico dinâmico, que desempenha um papel importante na manutenção da saúde humana e está intimamente relacionado ao desenvolvimento de várias doenças respiratórias superiores.

A análise da diversidade microbiana da cavidade oral e do trato respiratório através do sequenciamento de amplicões 16S/18S/ITS permite obter uma análise precisa da diversidade microbiana, da estrutura da comunidade, das relações entre espécies e aumentar a compreensão das relações entre a saúde oral, a saúde do trato respiratório e os microrganismos relacionados com doenças.

• Pele

A principal função da pele é atuar como uma barreira física para proteger o corpo de organismos estranhos ou substâncias tóxicas. Ao mesmo tempo, a pele também é uma parte do corpo humano em contato com o ambiente externo, pelo que vários microrganismos podem afetar-nos, incluindo bactérias, fungos, vírus, entre outros. Uma vez quebrado o equilíbrio entre o microbioma e o tecido superficial da pele, isso pode levar a doenças ou infeções cutâneas. O sequenciamento de amplicons 16S/18S/ITS analisa sistematicamente a comunidade da microflora da pele e as suas funções, permitindo uma melhor compreensão da saúde, doença e infeção da pele, tornando claras as características estruturais do microbioma da pele e a sua relação com o tecido cutâneo e o ambiente.

Além disso, a sequenciação de amplicões 16S/18S/ITS também pode ser utilizada para a deteção de segurança microbiológica de alimentos e medicamentos.

Agricultura e pecuária

• Interacção entre microrganismos da rizosfera e plantas

Os microrganismos da rizosfera sobrevivem no interior das raízes, na periferia das raízes e no solo. Os microrganismos dentro e ao redor das raízes são vitais para o crescimento das plantas, produção, fixação de carbono e fitorremediação. O sequenciamento de amplicões 16S/18S/ITS facilita a revelação da interação entre os microrganismos da rizosfera e as plantas.

• Tratamento de fertilização

O fertilizante microbiano é um tipo de agente biológico que contém microrganismos vivos e aumenta o rendimento das plantas ou melhora a qualidade na sua utilização. Ajuda as pessoas a desenvolver fertilizantes microbianos que podem reparar o solo, melhorar a taxa de utilização de fertilizantes e aumentar a resistência das plantas.

• Obstáculo à cultura contínua

O obstáculo da monocultura contínua refere-se ao fenómeno em que o crescimento das plantas enfraquece, o rendimento diminui e a qualidade declina, mesmo sob condições normais de cultivo e gestão, quando a mesma cultura ou uma cultura relacionada é plantada continuamente no mesmo solo. Como resultado da monocultura contínua, forma-se um ambiente especial no solo, que inibe o crescimento e a reprodução de microrganismos benéficos, como bactérias fixadoras de azoto, rizóbios, bactérias fotossintéticas, actinobactérias, bactérias amonificantes, bactérias nitrificantes, fungos micorrízicos, entre outros, enquanto microrganismos prejudiciais proliferam em grande número e alteram a microflora do solo. O sequenciamento de amplicões 16S/18S/ITS permite às pessoas compreender a estrutura das comunidades microbianas nesses solos, aproveitando ao máximo a ação parasitária, de morte ou competitiva de algumas bactérias benéficas para reduzir o número de bactérias patogénicas no solo e prevenir a propagação de doenças.

• Análise da diversidade microbiana gastrointestinal

Uma boa função gastrointestinal é essencial para manter a saúde animal e garantir o potencial produtivo. Os microrganismos do trato gastrointestinal dos animais incluem principalmente bactérias, fungos, protozoários, entre outros. O trato gastrointestinal proporciona um ambiente estável para estes microrganismos, que convertem os alimentos em substâncias vitais para os animais através de reações bioquímicas complexas. Os microrganismos gastrointestinais têm uma relação complexa de competição e colaboração, e este equilíbrio dinâmico no animal mantém o crescimento normal do organismo. O sequenciamento de amplicons 16S/18S/ITS pode detectar a estrutura da comunidade microbiana no trato gastrointestinal e avaliar a saúde e o estado nutricional do hospedeiro.

Ambiente

• Água

O número e os tipos de microrganismos na água são enormes. Através do sequenciamento de amplicões 16S/18S/ITS, é possível analisar a estrutura populacional e a diversidade de microrganismos (incluindo microrganismos procarióticos e eucarióticos) na água (incluindo água de rios, água de lagos, água de derretimento glacial, água do mar) e estudar as suas mudanças dinâmicas. Isso pode fornecer uma base fiável para conhecer melhor a composição microbiana da fonte de água, otimizar a estrutura da comunidade e regular a função da comunidade, além de ajudar no tratamento de águas residuais.

• Ar

A biosfera microbiana atmosférica é um ecossistema microbiano intimamente relacionado com outras biosferas ambientais. É também uma biosfera que afeta diretamente o sistema respiratório humano e a pele. Com a ampla aplicação do sequenciamento de amplicões 16S/18S/ITS, a diversidade microbiana e a estrutura da comunidade de microrganismos do ar têm sido gradualmente reconhecidas.

• Degradação do petróleo

Com o desenvolvimento da indústria petrolífera, uma grande quantidade de petróleo bruto e seus produtos processados entra no solo e na água. A poluição por petróleo tornou-se um problema proeminente na proteção do ambiente ecológico. Comparado com métodos físicos e químicos, a biorremediação é considerada o método mais económico, eficiente e amigo do ambiente. O sequenciamento de amplicões 16S/18S/ITS pode ajudar os investigadores a descobrir mais e melhores microrganismos práticos. E ao adicionar microrganismos benéficos, o petróleo pode ser removido de forma eficiente sem causar eutrofização.

• Ambiente especial / extremo

Existem muitos ambientes extremos na natureza, como glaciares, crateras, mares profundos, entre outros. Estes locais não são adequados para a sobrevivência de seres humanos e de outros animais e plantas, mas há um grande número de microrganismos que vivem nessas circunstâncias. Os microrganismos extremos incluem bactérias termofílicas, bactérias psicofílicas, bactérias halofílicas, bactérias acidofílicas, bactérias alcalofílicas, bactérias barotrópicas e bactérias anaeróbicas extremas. Devido ao ambiente de vida especial, a complexidade dos microrganismos e a diferença das suas funções têm um grande valor para a investigação científica, e a perspetiva de aplicação dos seus metabolitos como produtos é incalculável.

Na CD Genomics, estamos dedicados a fornecer serviços de análise de diversidade microbiana fiáveis, incluindo Sequenciação de amplicões 16S/18S/ITS, sequenciação de amplicões de comprimento total de 16S/18S/ITSe sequenciação shotgun metagenómica.

Referências:

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6. Montoya-Porras, L. M., Omar, T. C., Juan, F. A., Herrera, X. C. M., & Cadavid-Restrepo, G. E. (2017) ‘O sequenciamento de amplicões do gene 16s rrna revela a dominância de actinobactérias em Rhodnius pallescens, em comparação com a microbiota do intestino médio de Triatoma maculata, em populações naturais de insetos vetores da Colômbia’. Acta Tropica, 178, 327-32.
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