Sequenciação Completa do rRNA 16S: Uma Nova Ferramenta de Diversidade Microbiana para Estudos Clínicos

Nos últimos anos, numerosos investigadores têm-se dedicado à exploração aprofundada das comunidades microbianas no campo médico, focando-se particularmente na identificação de espécies-chave a nível de espécie. Esta identificação é crucial para estudos mecanicistas subsequentes e validação experimental. Embora sequenciação de nova geração (NGS) As tecnologias podem anotar comunidades microbianas ao nível das espécies, mas os comprimentos curtos das sequências frequentemente comprometem a precisão dos resultados. Por outro lado, as análises metagenómicas podem alcançar uma resolução ao nível das espécies; no entanto, os dados microbianos gerados a partir de amostras com alto conteúdo de hospedeiro — como tecidos e conteúdos intestinais — são frequentemente limitados. Surge uma questão pertinente: existe alguma tecnologia de sequenciação capaz de abordar tanto a resolução da identificação de espécies como a influência de sequências derivadas do hospedeiro?

O artigo intitulado O Sequenciamento Completo do rRNA 16S Melhora a Análise Microbiana a Nível de Espécie tem elucidado as vantagens significativas da CD Genomics na análise da diversidade microbiana de comprimento total. À medida que a CD Genomics continua a investigar e otimizar as suas técnicas, foi observada uma melhoria notável nas taxas de anotação a nível de espécies, facilitando substancialmente a descoberta de espécies em amostras clínicas e animais.

Uma revisão da literatura recente sobre comunidades microbianas na investigação médica indica que a análise da diversidade microbiana em comprimento total tem sido amplamente aplicada em vários campos, incluindo estudos sobre o trato gastrointestinal, respiratório e reprodutivo. Consequentemente, este manuscrito consolida vários artigos de investigação que empregam análise de diversidade microbiana de comprimento total dentro de estudos de coorte clínica para referência do leitor.

Aplicações da Sequenciação Completa do rRNA 16S em Estudos de Coorte Clínicos

Translocação Microbiana da Cavidade Oral para Pacientes com Carcinoma Nasofaríngeo

Publicado em: Nature Communications

Fator de Impacto: 14,7

Técnicas Utilizadas: Sequenciação de Próxima Geração, Diversidade Microbiana de 16S em Comprimento Total, Genómica Bacteriana, Meta-Transcritosómica

Resumo

Este estudo examinou a translocação microbiana da cavidade oral para o carcinoma nasofaríngeo (NPC) numa coorte de pacientes. Um total de 165 pacientes com NPC não tratados e 138 controlos não malignos foram incluídos na análise. Amostras pareadas de swabs nasofaríngeos e saliva foram recolhidas para sequenciação da diversidade microbiana em comprimento total e sequenciação de nova geração de genes 16S rRNA.

Resultados

Identificação Microbiana: Tanto nos grupos de NPC como no grupo de controlo, amostras emparelhadas de nasofaringe-oral revelaram a identificação de 13 espécies microbianas que exibiram translocação anormal da cavidade oral para a nasofaringe, com um notável enriquecimento em pacientes com NPC.

Validação de Microrganismos: Fusobacterium nucleatum e Prevotella intermedia foram confirmados através de métodos baseados em cultura e identificação de estirpes clonais.

Evidência Meta-Transcricional: Análises meta-transcricionais de biópsias nasofaríngeas corroboraram a presença destes micróbios dentro do tecido tumoral, sugerindo uma influência no microambiente local e nas respostas de citocinas.

Associação com o Vírus Epstein-Barr: Foi observada uma correlação significativa entre estes micróbios e a carga do vírus Epstein-Barr (EBV) na nasofaringe, indicando uma relação dose-resposta aumentada.

Fig. 1: A associação entre micróbios translocados oralmente e a infecção por EBV na nasofaringe.

ConclusãoEste estudo estabelece que micróbios orais podem migrar para o nasofaringe e infiltrar tumores, influenciando assim o microambiente tumoral e correlacionando-se com a infeção por EBV.

Esta pesquisa sublinha a relevância da microbiota oral na patogénese do carcinoma nasofaríngeo, justificando uma investigação mais aprofundada sobre os seus papéis na oncogénese e na modulação imunológica local.

Enriquecimento da Microbiota Oral em Precursores Císticos Iniciais de Câncer Pancreático Invasivo

Publicado em: Gut

Fator de Impacto: 23

Técnica: Diversidade Microbiana Completa de 16S

Resumo

O presente estudo investiga as potenciais comunidades microbianas presentes em tumores císticos pancreáticos (PCNs) numa coorte de pacientes cirúrgicos. Um total de 105 pacientes com suspeita de tumores císticos pancreáticos foram incluídos na análise, com foco nas características microbiológicas destas lesões.

Resultados

Avaliação Microbiana: Foram observadas elevações significativas na carga de DNA bacteriano e no marcador inflamatório interleucina-1 beta (IL-1β) no fluido cístico derivado de neoplasias mucinosas papilares intraductais (IPMNs) com displasia de alto grau e carcinoma, em comparação com pacientes não-IPMN.

Enriquecimento Bacteriano Específico: Dentro do fluido cístico de IPMNs displásicos de alto grau, foram detetados simultaneamente táxons bacterianos orais, incluindo Fusobacterium nucleatum e Granulicatella adiacens, que se mostraram enriquecidos.

Correlações Clínicas: O aumento do DNA bacteriano no fluido cístico foi correlacionado com um histórico de procedimentos endoscópicos invasivos. Esta correlação foi independente do uso de inibidores da bomba de protões (IBP) e antibióticos.

Figura 2: (A) Cladograma ilustrando os resultados do tamanho do efeito da análise discriminante linear que identificou 15 características diferencialmente abundantes entre as classes diagnósticas (vermelho=Câncer, laranja=IPMN HGD, amarelo=IPMN LGD). (B–G) Gráficos de violino exibindo a distribuição da abundância relativa e a mediana dos géneros bacterianos selecionados por grupo diagnóstico, com validação da quantificação do genoma de Fusobacterium nucleatum via TaqMan qPCR.

Conclusão

Esta pesquisa destaca o enriquecimento da microbiota oral em precoces cistos que precedem o câncer pancreático invasivo, sugerindo uma possível ligação entre a disbiose microbiana e a oncogénese pancreática. São necessários mais estudos para elucidar as implicações dessas descobertas para estratégias de deteção precoce e tratamento.

A Microbiota do Meconium Partilha Mais Características com a Microbiota do Líquido Amniótico do que com a Microbiota Fecal e Vaginal Materna.

Publicados em: Micróbios Intestinais

Fator de Impacto: 12,2

Técnica: Sequenciação Microbiana de 16S em Comprimento Total

Resumo

Este estudo examina as comunidades microbianas presentes no mecónio e em amostras maternas, incluindo líquido amniótico, fezes, fluido vaginal e saliva, numa coorte de 39 pares mãe-bebé. Os resultados elucidam as semelhanças e diferenças na composição microbiana entre estas amostras.

Resultados

Análise da Amostra: Um total de 39 pares mãe-bebé foram analisados, com foco na microbiota presente no mecónio e em várias amostras maternas.

Análise de Diversidade: Tanto as análises de diversidade alfa como beta revelaram características distintas da comunidade microbiana específicas para cada tipo de amostra.

Identificação de Géneros Dominantes: Os géneros predominantes identificados foram os seguintes:

Líquido Amniótico: Lactobacillus e Campylobacter.

Amostras Vaginais: Bacillus e Escherichia/Shigella.

Fezes Maternas: Bacteroides e Faecalibacterium.

Amostras de Saliva: Estreptococos e Salmonela.

Origens Microbianas: A microbiota do mecónio foi encontrada a originar-se de múltiplos locais maternos, com várias unidades taxonómicas operacionais (OTUs) partilhadas entre as amostras maternas. Notavelmente, a microbiota do líquido amniótico exibiu a maior influência na composição da microbiota do mecónio.

Figura 3: Previsão da origem materna da microbiota do mecónio através da análise de díades.

Conclusão

Estes achados sugerem que a microbiota do mecónio se assemelha mais à microbiota do líquido amniótico do que à microbiota fecal e vaginal materna, indicando uma interação complexa das comunidades microbianas durante o período perinatal. Mais investigação é necessária para explorar as implicações dessas interações microbianas para a saúde neonatal.

A Modulação Direcionada de Probióticos da Microbiota Intestinal é Dependente do Microbioma Basal

Publicado em: Microbiomas Intestinais

Fator de Impacto: 12,2

Técnica: Análise de Diversidade Microbiana de 16S em Comprimento Total

Resumo

Este estudo investiga os efeitos do Lactobacillus casei Zhang (LCZ) na microbiota intestinal de 106 adultos saudáveis de seis regiões da Ásia. A modulação da microbiota intestinal por probióticos demonstra ser dependente da composição basal do microbioma, evidenciando variações regionais.

Resultados

Cohorte de Estudo: Um total de 106 adultos saudáveis de seis regiões diferentes da Ásia foram recrutados para analisar o impacto do LCZ na microbiota intestinal.

Dependência da Composição da Microbiota: A influência do LCZ na composição microbiana foi encontrada a correlacionar-se de perto com a microbiota intestinal basal dos participantes, exibindo diferenças regionais significativas.

Efeitos na Abundância Microbiana: O consumo de LCZ resultou num aumento da abundância relativa de bactérias benéficas, enquanto inibia o crescimento de bactérias prejudiciais. Além disso, foram observadas alterações no tipo de microbiota intestinal em certos participantes, levando a um aumento na abundância de bactérias ácido-lácticas.

Aprimoramentos Metabólicos: O LCZ demonstrou melhorar o metabolismo microbiano do fosfato, os sistemas de transporte de aminoácidos e a biossíntese de isoleucina, enquanto simultaneamente reduz a biossíntese de lipopolissacarídeos (LPS).

Figura 4. Efeito do consumo do probiótico LCZ nas LAB intestinais dos participantes de seis regiões.

Conclusão

Os resultados indicam que a modulação da microbiota intestinal dirigida por probióticos é significativamente influenciada pela composição basal do microbioma. Isso sublinha a importância de intervenções probióticas personalizadas com base em perfis microbianos individuais para otimizar os resultados de saúde. Recomenda-se mais investigação para explorar as implicações destes achados em populações diversas.

Detecção em Alta Resolução da Translocação de Bactérias Orais para o Intestino

Publicado em: Journal of Dental Research

Fator de Impacto: 5.7

Técnica: Sequenciação completa de 16S

Resumo

O enriquecimento aberrante da microbiota oral no trato gastrointestinal representa uma alteração significativa no equilíbrio microbiano intestinal. Hipotetiza-se que estes microrganismos possam ser translocados através da saliva e dos alimentos; no entanto, as evidências que suportam a transmissão microbiana oral-intestinal permanecem insuficientes e justificam uma investigação mais aprofundada.

Resultados

Coorte do Estudo: O estudo abrangeu 144 participantes de uma comunidade na cidade de xx, Japão, de várias faixas etárias. Amostras de saliva e fezes foram recolhidas para sequenciação de diversidade microbiana de alta resolução e comprimento total do 16S.

Diferenças na Composição Microbiana: Foi observada uma distinção marcante na composição bacteriana entre a saliva e a microbiota intestinal. No entanto, em 72,9% dos participantes, pelo menos uma variante de sequência de amplicon (ASV) foi partilhada entre a saliva e a microbiota intestinal.

Partilha Proporcional de ASVs: Os ASVs partilhados constituíram entre 0,0% e 63,1% (mediana de 0,14%) da microbiota intestinal por participante, com representações notáveis de Streptococcus salivarius e Streptococcus parasanguinis. Os participantes mais velhos apresentaram uma abundância relativa total significativamente maior dessas bactérias, correlacionando-se com um aumento na acumulação de placa dentária.

Abundância de ASVs Partilhados: Entre a microbiota intestinal contendo ASVs partilhados com uma abundância de ≥5%, as proporções de Streptococcus, Lactobacillus e Klebsiella estavam notavelmente elevadas, enquanto as de Faecalibacterium, Pseudomonas, Mucispirillum e Parabacteroides estavam diminuídas.

Figura 5. Composição da microbiota intestinal associada ao enriquecimento de bactérias orais.

Significado dos ResultadosEste estudo de alta resolução fornece evidências para a translocação de bactérias orais no intestino em adultos que vivem na comunidade. Uma taxa de ocupação significativamente mais alta de ASVs partilhados foi identificada em participantes idosos, indicando que o enriquecimento de bactérias orais no intestino é uma alteração relacionada com a idade.

Conclusão

A aplicação de sequenciação de diversidade microbiana de comprimento total em estudos de coorte médica facilita uma resolução aprimorada na descoberta de espécies. Ao identificar microrganismos a nível de espécie enriquecidos em grupos doentes e corroborar os achados através de cultivo experimental, os investigadores podem identificar com mais precisão os micróbios associados a várias doenças. Esta abordagem pode ainda elucidar os mecanismos interativos entre micróbios específicos e o seu hospedeiro, avançando assim a nossa compreensão das implicações para a saúde relacionadas com a microbiota.

Referências:

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2. Gaiser RA, Halimi A, Alkharaan H, Lu L, Davanian H, Healy K, Hugerth LW, Ateeb Z, Valente R, Fernández Moro C, Del Chiaro M, Sällberg Chen M. Enriquecimento da microbiota oral em precoces cistos precursoras do câncer pancreático invasivo. Bom. 2019 Dez;68(12):2186-2194. doi: 10.1136/gutjnl-2018-317458.
3. He Q, Kwok LY, Xi X, Zhong Z, Ma T, Xu H, Meng H, Zhao F, Zhang H. A microbiota do mecónio partilha mais características com a microbiota do líquido amniótico do que com a microbiota fecal e vaginal materna. Microrganismos Intestinais2020 Nov 9;12(1):1794266. doi: 10.1080/19490976.2020.1794266.
4. Hou Q, Zhao F, Liu W, Lv R, Khine WWT, Han J, Sun Z, Lee YK, Zhang H. A modulação do microbiota intestinal dirigida por probióticos é dependente do microbioma basal. Microbiota Intestinal. 2020 Nov 9;12(1):1736974. doi: 10.1080/19490976.2020.1736974.
5. Kageyama S, Sakata S, Ma J, Asakawa M, Takeshita T, Furuta M, Ninomiya T, Yamashita Y. Detecção de Alta Resolução da Translocação de Bactérias Orais para o Intestino. J Dent Res. 2023 Jul;102(7):752-758. doi: 10.1177/00220345231160747.