Como pode o sequenciamento explorar as associações microbianas com doenças?

O microbioma humano, como o segundo maior genoma humano, está potencialmente associado a muitas doenças. O estudo das doenças associadas a micróbios tornou-se um foco chave na área da medicina, proporcionando novas direções explicativas para doenças com mecanismos patológicos desconhecidos. No entanto, como as comunidades microbianas são suscetíveis a mudanças ambientais, as diferenças individuais levam a diferenças significativas nas comunidades microbianas humanas. Assim, na área da microbiologia médica, os resultados de um pequeno número de amostras podem estar sujeitos a uma maior instabilidade.

Microbioma em Massa (BM) tornou-se o foco da investigação sobre a associação entre doenças microbianas, com os seus resultados mais estáveis de grandes dados e a ultra-excelente relação custo-eficácia de baixo custo e alta produção. No entanto, a microbiologia é um campo relativamente desconhecido para muitos investigadores médicos, e isso, juntamente com a quantidade de dados de grandes amostras, é frequentemente intimidante. Assim, como devemos explorar a potencial associação entre micróbios e doenças através da ideia de análise de construção de microbioma em grande amostra?

Os programas de análise de biomarcadores são geralmente implementados em conjunto com programas de análise populacional. Primeiro, ao determinar se existe uma distinção clara entre os grupos, se houver uma diferença clara entre os grupos, podemos aprofundar-nos nos biomarcadores que causam tal diferença significativa. Se os grupos não estiverem claramente diferenciados, a informação dos biomarcadores que causam as diferenças fenotípicas pode ser explorada mais a fundo com base na agrupamento original, e o papel potencial dos microorganismos nos fenótipos diferenciais pode ser discutido. Além disso, a validação do biomarcador explorado por outros meios pode aumentar a confiança nos resultados.

Estudo de Caso: Microbioma Urológico

Por exemplo, a complexidade diagnóstica das infeções do trato urinário (ITU) reside no facto de que pacientes sintomáticos com falta de patógenos urinários tradicionais ou bactérias são frequentemente encontrados em testes de cultura de urina tradicionais. Como resultado, há uma falta de definição de um microbioma urinário saudável. Um inquérito abrangente sobre os microbiomas urinários de pacientes com ITUs e populações saudáveis através de sequenciação metagenómica em grande escala ajudará a determinar o papel do microbioma em testes médicos práticos.

A composição da microbiota varia entre as categorias de análise urinária diagnóstica. (Adu-Oppong et al., 2022)

Os pacientes foram categorizados em quatro grupos com base nos tipos padrão de cultura de urina:

(1) Cultura positiva: crescimento significativo de uma ou duas bactérias uropatogénicas;

(2) Contaminado: crescimento de três ou mais bactérias em concentrações superiores a 10.⁵ unidades formadoras de colónias/mL;

(3) Insignificante: o processo de cultura foi inferior a 10.⁵ unidades formadoras de colónias/mL;

(4) Grupo sem crescimento: o processo de cultura não mostrou sinais óbvios de crescimento microbiano.

Ao mesmo tempo, indivíduos saudáveis foram selecionados como grupo de controlo para amostragem e foram recolhidas duas amostras adicionais para acompanhar as alterações na sua dinâmica microbiana urinária.

Este artigo utiliza uma combinação de protocolos de análise populacional e de marcadores. Análise populacional explora as diferenças na composição microbiana urinária entre indivíduos saudáveis e pacientes com infecções do trato urinário (ITU) e a dinâmica das alterações microbianas urinárias em indivíduos saudáveis. A análise de marcadores, por outro lado, investigou a composição microbiana diferencial entre pacientes com ITUs e indivíduos saudáveis e identificou as diferenças na composição microbiana ao comparar as identificações de sequenciamento com a cultura padrão. Através de sequenciação metagenómica de grande amostraeste artigo explorou as diferenças nos fenótipos microbianos urológicos entre pacientes com infecções do trato urinário (ITU) e indivíduos saudáveis, e comparou as diferenças microbianas entre a identificação por cultura tradicional e identificação de sequências.

A principal contribuição deste estudo é a utilização de análise de dados de grandes amostras para demonstrar a relação entre fenótipos de doenças e composição microbiana, com uma cobertura mais ampla e resultados mais estáveis. Além disso, o estudo foi tornado mais convincente ao analisar estatisticamente a semelhança da composição microbiana entre indivíduos saudáveis e pacientes com infeções do trato urinário (ITU). Os resultados deste estudo quebram a perceção tradicional das ITUs e confirmam que a doença não está fortemente associada ao fenótipo microbiano. O microbioma de grande amostra desempenhou um papel fundamental neste processo, primeiro ao enfatizar o impacto das diferenças dinâmicas individuais nos resultados através da cobertura mais ampla dos dados de grande amostra, e em segundo lugar, ao ser mais convincente a nível estatístico.

Através da combinação de análises populacionais e de marcadores, este artigo apresenta uma metodologia poderosa para explorar associações entre microrganismos e doenças, especialmente no contexto de lidar com grandes conjuntos de dados. Esta abordagem não só obteve resultados significativos em estudos de infecções do trato urinário, mas também oferece lições úteis para futuras pesquisas em microbioma médico.

Referência:

1. Adu-Oppong, B., Thänert, R., Wallace, M.A. et al. Sobreposição substancial entre estados microbiota geniturinários sintomáticos e assintomáticos. Microbioma dez, 6 (2022).