Aplicação da Sequenciação Metagenómica na Investigação da Microflora Intestinal

O progresso contínuo da tecnologia de sequenciação é uma força motriz importante para o desenvolvimento das ciências da vida, e a ascensão do campo dos microbiomas depende ainda mais da aplicação generalizada de sequenciação de próxima geração metagenómica tecnologia.

Análise da variação estrutural e função da microflora intestinal através de sequenciação metagenómica de longa leitura

O papel dos microbiomas intestinais na saúde e nas doenças humanas tem recebido uma atenção crescente e tornou-se um tema quente no campo da investigação em ciências da vida na última década. Um estudo recente caracteriza variações genéticas em pequena escala de variações estruturais (SVs) em centenas de microbiomas intestinais de humanos saudáveis, aproveitando a vantagem da sequenciação de longas leituras proporcionada pela Oxford Nanopore Technology (ONT). Este estudo revela que as SVs são altamente diversas entre indivíduos e estáveis dentro dos indivíduos, representando impressões digitais do microbioma intestinal que formam diferenças funcionais a nível de estirpe dentro das espécies, complicando as associações com metabolitos e fenótipos do hospedeiro, como a glicose no sangue. Estes resultados beneficiam-se das longas leituras da ONT, que melhoram enormemente a qualidade das combinações metagenómicas e podem detectar de forma fiável um grande número de tipos de variação estrutural estendida. Este estudo demonstrou que a incorporação de leituras da ONT nas análises metagenómicas expande o âmbito de deteção de variações genéticas e permite o perfilamento de variações a nível de estirpe no microbioma intestinal e as suas intrincadas correlações com o metaboloma.

A sequenciação de leitura longa auxilia na construção e pesquisa de metagenomas intestinais.

A flora intestinal desempenha um papel importante na saúde, doença, desempenho atlético e comportamento dos cavalos. Portanto, é importante ter uma compreensão detalhada da composição e função da flora intestinal dos cavalos para potencialmente melhorar a utilização dos cavalos em atividades humanas. Os investigadores utilizaram sequenciação Illumina em 110 amostras de ceco e 132 amostras retais (fecais) de 242 cavalos, que foram mantidos sob diferentes condições dietéticas, envolvendo diferentes idades (1-11 anos), diferentes géneros (feminino, masculino) e diferentes raças, obtendo, em última análise, 2.264 Tb de dados limpos. A partir de dados de leitura longa, o autor montou 4142 genomas assembleados de metagenomas microbianos (MAG), dos quais 4015 (96,93%) parecem corresponder a novas espécies e 13 genomas bacterianos circulares de cromossomas inteiros representando espécies novas. A tecnologia de sequenciação metagenómica pode identificar um grande número de espécies bacterianas previamente desconhecidas em microrganismos intestinais e tem sido utilizada para caracterizar as funções destes microrganismos a nível genómico. O autor analisou ainda a similaridade entre os CAZymes preditos e a atual base de dados CAZy, e descobriu que 187429 das proteínas preditas eram novos CAZy. Também foi encontrado que a identificação de novos CAZy e potenciais bactérias degradadoras de celulose contribuiu para uma melhor compreensão do metabolismo de carboidratos no intestino do cavalo, e forneceu uma rica fonte de novas enzimas e microrganismos para a indústria de biotecnologia de fermentação. Além disso, este estudo também revelou as características de resistência e microrganismos relacionados ao desempenho atlético nos cavalos. Este estudo fornece um catálogo detalhado dos MAGs intestinais dos cavalos e responde a questões importantes sobre a relação entre o microbioma intestinal dos cavalos e o desempenho dos cavalos.

Aplicação da Metagenómica na Terapêutica Clínica

A composição da microbiota intestinal está relacionada com a resposta clínica ao tratamento com inibidores de pontos de verificação imunológicos (ICI), mas ainda há uma falta de reconhecimento das características específicas da microbiota relacionadas aos benefícios clínicos dos ICIs. Um estudo recente realizou sequenciamento metagenómico shotgun de amostras de fezes recolhidas antes do início do ICI de cinco coortes observacionais que recrutaram pacientes sem tratamento prévio com ICI com melanoma cutâneo avançado (n = 165). A integração deste conjunto de dados com 147 amostras metagenómicas publicadas anteriormente revelou uma correlação dependente da coorte entre o microbioma intestinal e as respostas aos ICIs. A análise de aprendizagem automática confirmou a associação entre o microbioma e as taxas de remissão global (ORRs) e a sobrevivência livre de progressão (PFS) para os ICIs, mas também revelou uma repetibilidade limitada das características baseadas no microbioma em diferentes coortes. O papel dos microbiomas intestinais humanos na resposta ao ICI parece ser mais complexo do que se pensava anteriormente; esforços devem continuar a ser feitos para realizar pesquisas metagenómicas em maior escala, melhorar a representação de diferentes populações, enquanto se controlam covariáveis clínicas e se assegura que as amostras sejam recolhidas e processadas da mesma maneira e utilizando a mesma tecnologia no futuro.

A metagenómica está em ascensão. O uso de tecnologia de sequenciação para explorar os mistérios da flora intestinal revelará mais mecanismos das doenças intestinais no futuro.

Referências:

1. Chen, Liang et al. "A metagenómica de leituras curtas e longas expande as variações estruturais individualizadas nos microbiomas intestinais." Comunicações da Natureza vol. 13,1 3175. 8 Jun. 2022.
2. Li, Cunyuan et al. "Catálogo expandido de genomas montados a partir de metagenomas revela características do resistoma e micróbios associados ao desempenho atlético em cavalos." Microbioma vol. 11,1 7. 12 Jan. 2023
3. Lee, Karla A et al. "Associações do microbioma intestinal entre coortes com a resposta a inibidores de pontos de verificação imunológicos em melanoma avançado." Nature medicine vol.