Sequenciação de Amplicons 16S de Comprimento Total Oferece Uma Nova Ideia para a Pesquisa Microecológica

Baseado em PacBio e Nanoporosidade plataforma de sequenciamento, a diversidade microbiana pode ser revelada por amplificação de comprimento total de todas as regiões variáveis V1-V9 do 16S em procariotos ou regiões altamente variáveis de 18S ou regiões ITS em eucariotos, utilizando o método de sequenciação em tempo real de molécula única, que não só pode melhorar a resolução da identificação de espécies, mas também aumentar a precisão da identificação da composição microbiana em amostras, de forma a refletir a estrutura da comunidade microbiana de forma mais abrangente.

Sequenciação completa de 16S para uma previsão de espécies mais precisa

Recentemente, investigadores utilizaram comunidades bacterianas simuladas, fezes de 4 pessoas saudáveis e 381 estirpes isoladas para reavaliar o potencial taxonómico do gene 16S ao nível de espécie e estirpe, com base em análises biogénicas e experiências de sequenciação, e descobriram que apenas algumas regiões variáveis podiam distinguir espécies. Os resultados mostraram que tais variantes de cópias do gene 16S intragenómico são altamente prevalentes em táxons isolados do microbioma intestinal humano, sugerindo que podem ser utilizadas para melhorar a discriminação entre espécies e até estirpes em estudos de microbioma baseados no gene 16S. Além disso, diferentes regiões variáveis têm diferentes capacidades de classificação de espécies, enquanto o comprimento total do 16S pode anotar todas as sequências a espécies específicas, o que é crucial para a descoberta de novas espécies.

O sequenciamento completo do 16S está a revelar a comunidade microbiana.

Um estudo recente discute se a microbiota fecal e vaginal materna é transmitida verticalmente da mãe para o filho ou se resulta de reagentes de laboratório ou contaminação de DNA adquirida durante o parto. A incapacidade da sequenciação de amplicões de segunda geração convencional em distinguir com precisão sinais reais além dos níveis de contaminação de fundo tem dificultado a precisão da análise da comunidade microbiana em amostras de baixa biomassa microbiana (por exemplo, placenta, líquido amniótico, mecónio). Os investigadores analisaram os perfis de microbiota com alta resolução taxonómica de amostras de 39 pares mãe-neonato e visaram explorar a origem materna da microbiota do mecónio do neonato utilizando a tecnologia de sequenciação de consenso circular em tempo real de molécula única PacBio. Os resultados indicaram que a microbiota do mecónio foi originada de múltiplos locais corporais maternos, sendo que a microbiota do líquido amniótico contribuiu mais para a origem da microbiota do mecónio entre os locais corporais maternos investigados. Além disso, a tecnologia de sequenciação de long-read tem vantagens potenciais na redução do risco de contaminação em amostras de baixa biomassa microbiana. Assim, o rRNA 16S de comprimento completo foi utilizado neste artigo para analisar a comunidade microbiana de várias amostras, fornecendo dados mais precisos ao nível de estirpe e restaurando de forma mais fiel a comunidade microbiana.

O sequenciamento completo do 16S ajuda a explorar mais recursos populacionais benéficos.

Devido à baixa resolução filogenética da sequenciação tradicional de amplicons de segunda geração, para melhorar a compreensão da complexidade da comunidade microbiana de digestores anaeróbicos, foi utilizado o PacBio-Sequel para sequenciar o amplicon do gene 16S rRNA em comprimento total e sequenciar amostras de lodo de 19 digestores anaeróbicos em todo o mundo. Dezasseis arqueias metanogénicas foram identificadas ao nível de espécie, incluindo aquelas negligenciadas pela segunda geração. A diversidade única em fermentadores, sintrofos e metanogénicos de digestores anaeróbicos associados a condições operacionais foi abordada. Estes resultados destacaram microbiomas negligenciados e estabeleceram ligações com operações de digestão através da sequenciação do amplicon do 16S rRNA em comprimento total pelo PacBio Sequel.

A amplificação e sequenciação do 16S é muito útil como uma técnica complementar para a sequenciação genómica em larga escala, simplificando significativamente o processo experimental e os objetivos de análise. Esta tecnologia tem-se mostrado rápida e eficaz, desempenhando um papel único na próxima geração de sequenciação de alto rendimento. Tem produzido muitas descobertas emocionantes e tem sido cada vez mais aplicada em uma ampla gama de áreas.

Referências:

1. Ele, Qiuwen et al. "A microbiota do mecónio partilha mais características com a microbiota do líquido amniótico do que com a microbiota fecal e vaginal materna." Micróbios intestinais vol. 12,1 (2020): 1794266.
2. Johnson, Jethro S et al. " Avaliação do sequenciamento do gene 16S rRNA para análise do microbioma a nível de espécies e estirpes." Comunicações da Natureza vol. 10,1 5029. 6 Nov. 2019
3. Lam, Theo Y C et al. "Caracterização de resolução superior da diversidade microbiana em digestores anaeróbios utilizando sequenciação de amplicões do gene 16S rRNA completo." Pesquisa em Água vol. 178 (2020): 115815.