Serviços de Sequenciação Metagenómica para Pesquisa de Microbioma em Escala Clínica: Metagenómica Shotgun, Viromics e Análise de Comunidades Microbianas

Uma equipa de investigação que está a realizar um ensaio de intervenção dietética com 200 participantes recolhe amostras de fezes em quatro momentos. Eles querem saber não apenas quais bactérias estão presentes, mas o que essas bactérias estão a fazer — quais vias metabólicas transportam, se possuem genes de resistência a antibióticos e como o ecossistema microbiano muda em resposta à dieta. Outro grupo, que está a acompanhar um surto de doença respiratória inexplicável num hospital, precisa de identificar todos os potenciais patógenos — bacterianos, virais e fúngicos — em amostras de lavagem broncoalveolar, sem saber de antemão o que estão à procura. Uma terceira equipa monitora comunidades microbianas de águas subterrâneas perto de um antigo local industrial, à procura de mudanças que sinalizem o progresso da biorremediação.

Estes três projetos têm uma coisa em comum: precisam de mais do que uma lista de géneros bacterianos. Precisam do conteúdo genómico completo de cada micróbio nas suas amostras. É isso que o sequenciamento metagenómico shotgun fornece.

Ao contrário da sequenciação de amplicões de 16S rRNA, que lê um único gene marcador para identificar quais bactérias estão presentes, a metagenómica shotgun fragmenta e sequencia todo o DNA numa amostra — bacteriano, arqueano, fúngico, viral e até mesmo derivado do hospedeiro. O resultado não é apenas um censo de quem está presente, mas um catálogo do que a comunidade é geneticamente capaz de fazer. A CD Genomics oferece Serviços de Sequenciação Metagenómica abrangendo toda a gama — desde shotguns rasos para estudos de coorte sensíveis ao custo até metagenómica profunda com genomas montados a partir de metagenomas, e desde viromas de DNA até análise integrada de multi-ópticas.

Este guia aborda quando a metagenómica shotgun é a ferramenta certa, como projetar um projeto que responda à sua pergunta sem desperdiçar orçamento e o que esperar desde a submissão da amostra até a entrega bioinformática.

Além do 16S — O que a Metagenómica de Shotgun Desbloqueia

O gene 16S rRNA tem sido a base da ecologia microbiana durante décadas. É barato, as bases de dados estão maduras e o fluxo de trabalho é simples. Mas o 16S tem limites rigorosos. Diz-lhe quais as bactérias que estão presentes, geralmente ao nível do género. Não lhe diz nada sobre o que essas bactérias podem fazer. Ignora completamente fungos, vírus e protozoários. E é cego aos elementos genéticos móveis — plasmídeos, integrões, transposões — que espalham a resistência a antibióticos entre espécies.

A metagenómica shotgun remove estas limitações ao sequenciar tudo. Fragmentar todo o DNA numa amostra e sequenciar os fragmentos sem direcionar para um gene específico significa que captura todos os genomas presentes. O retorno vem em três formas.

Primeiro, resolução taxonómica ao nível da espécie e estirpe. Porque as leituras em shotgun são distribuídas por todo o genoma em vez de um único gene, é possível distinguir Escherichia coli de Escherichia albertii, ou rastrear um ribótipo específico de Clostridioides difficile através de uma ala hospitalar. Para a investigação clínica, o rastreio a nível de estirpe é importante — distingue um comensal inócuo de uma estirpe toxigénica que transporta os genes tcdA e tcdB.

Em segundo lugar, perfilagem funcional direta. Em vez de prever vias metabólicas a partir de dados de 16S usando ferramentas como o PICRUSt2 — que inferem funções ao consultar o que os parentes próximos são conhecidos por fazer — a metagenómica shotgun lê os genes reais. Você obtém as vias KEGG presentes na sua amostra, as enzimas ativas em carboidratos (CAZy), os genes de resistência a antibióticos (CARD, ResFinder) e os fatores de virulência. Você pode ver se uma comunidade intestinal está enriquecida em genes de síntese de butirato ou se uma amostra de solo contém novas beta-lactamases. Isto não é previsão. É medição (1, 7).

Terceiro, cobertura em todos os domínios da vida. Uma única biblioteca de shotgun captura simultaneamente bactérias, arqueias, fungos, vírus de DNA e eucariotos microbianos. Para amostras onde a fração fúngica ou viral é relevante — estudos do micobioma intestinal, ecologia de fagos, teias alimentares de solo agrícola — o 16S por si só deixa a maior parte da biologia de fora.

O compromisso é o custo. A metagenómica shotgun custa aproximadamente duas a quatro vezes mais por amostra do que a sequenciação de amplicões 16S, porque são necessárias milhões de leituras por amostra em vez de dezenas de milhares. Mas a diferença de custo está a diminuir. A metagenómica shotgun superficial, que gera cerca de meio gigabase de dados por amostra — aproximadamente três milhões de pares de leituras — agora fornece resolução taxonómica a nível de espécie e perfil funcional básico a um custo que se aproxima do 16S. Para estudos de coorte onde os dados 16S a nível de género são insuficientes, mas a metagenómica shotgun profunda é demasiado cara para centenas de amostras, a metagenómica shotgun superficial é o novo meio-termo emergente.

CD Genomics' Sequenciação de Amplicões 16S/18S/ITS o serviço oferece uma abordagem direcionada para projetos onde o perfilamento bacteriano a nível de género atende à necessidade de pesquisa, enquanto os nossos serviços de metagenómica shotgun acrescentam a dimensão funcional e de múltiplos reinos quando a questão de pesquisa o exige.

Metagenómica de Espingardas para Pesquisa do Microbioma Intestinal

O intestino humano abriga o ecossistema microbiano mais intensamente estudado na Terra. A metagenómica shotgun transformou a pesquisa do microbioma intestinal de um exercício de catalogação — "o que vive no intestino?" — para uma ciência mecanicista que pergunta: "o que estes micróbios estão a produzir e como isso afeta o hospedeiro?"

O que os Dados de Shotgun Acrescentam aos Estudos de Gut

Um estudo de 16S de amostras de fezes de uma coorte de doença inflamatória intestinal mostrará que o Faecalibacterium está depletado em pacientes com doença de Crohn. Isso é útil. Uma análise metagenómica por shotgun das mesmas amostras indicará que as estirpes de Faecalibacterium perdidas transportam os genes para a síntese de butirato via a via do acetil-CoA, que a depleção correlaciona-se com a redução do butirato fecal medida por metabolómica, e que o Faecalibacterium remanescente nos pacientes é uma estirpe diferente daquelas em controles saudáveis — uma com uma mutação em um gene chave da quinase de butirato. Isso é acionável (3, 4).

Esta resolução funcional é importante para estudos de intervenção. Quando um probiótico, prebiótico ou intervenção dietética altera a comunidade intestinal, a metagenómica shotgun captura a alteração em duas dimensões simultaneamente: quais espécies mudam em abundância e quais vias metabólicas são adquiridas ou perdidas. Para ensaios de suplementação de fibra dietética, pode-se medir diretamente se os genes para a degradação de carboidratos complexos — as famílias CAZy que decompõem arabinoxilano ou amido resistente — aumentam em abundância. Para estudos de transplante de microbiota fecal, pode-se acompanhar se as estirpes doadoras se estabelecem e se a capacidade funcional do microbioma do recetor converge em direção ao doador.

A CD Genomics fornece Serviços de Sequenciação Metagenómica para estudos do microbioma intestinal em escalas que variam de experimentos piloto com 20 sujeitos a coortes clínicas com 500 sujeitos, com pipelines bioinformáticos padronizados que fornecem perfis taxonómicos, anotações funcionais e rastreamento a nível de estirpe a partir de amostras de fezes, biópsias e lavagens.

Design de Estudo que Funciona

O erro mais comum na metagenómica intestinal é a subpotência. A variação interindividual na composição do microbioma intestinal é enorme — duas pessoas saudáveis podem diferir tanto nos seus perfis microbianos como uma pessoa saudável e alguém com doença. Um estudo com dez sujeitos por grupo é pouco provável que encontre algo, exceto os efeitos mais significativos. Trinta a cinquenta sujeitos por grupo é um mínimo mais realista para uma comparação caso-controlo. Para estudos longitudinais onde cada sujeito serve como seu próprio controlo — pré- versus pós-intervenção — números menores são viáveis porque a variação entre sujeitos é eliminada.

Uma segunda consideração de design é o DNA do hospedeiro. Amostras de fezes são tolerantes — tipicamente menos de um por cento das leituras mapeiam para o genoma humano. Mas amostras de biópsia, raspagens mucosas e tecidos podem conter mais de noventa por cento de DNA do hospedeiro. Sem a depleção do hospedeiro antes da sequenciação, a maior parte do seu orçamento de dados vai para a leitura do genoma humano, e não do microbiano. As opções incluem lise diferencial de células humanas antes da extração de DNA, ou kits comerciais de depleção do hospedeiro que metilam ou clivem seletivamente o DNA humano. Para amostras de biópsia com baixo biomassa microbiana, a CD Genomics pode incorporar a depleção de DNA do hospedeiro no fluxo de trabalho padrão de preparação de amostras.

Para uma análise mais aprofundada sobre o design e a análise de estudos do microbioma intestinal, consulte o nosso guia complementar sobre Metagenómica Shotgun para Estudos do Microbioma Intestinal.

Metagenómica Ambiental — Lendo o Sistema Operativo Microbiano da Terra

Um único grama de solo agrícola contém mais espécies microbianas do que há espécies de peixes no oceano — e a vasta maioria nunca foi cultivada. A metagenómica ambiental é a única forma de aceder a esta diversidade, mas traz desafios que as amostras de microbioma clínico não apresentam: ácidos húmicos que co-extraem com o DNA e inibem as enzimas de sequenciação, DNA degradado devido à exposição ambiental, e um punhado de táxons abundantes que podem dominar a saída de sequenciação e mascarar membros raros da comunidade. Mas as recompensas são proporcionalmente grandes: os metagenomas ambientais são a fonte da maioria dos antibióticos conhecidos, o motor dos ciclos globais de nutrientes e um sistema de alerta precoce para o stress dos ecossistemas.

O que a Metagenómica Ambiental Revela

Um grama de solo agrícola tipicamente produz entre dez e cinquenta milhões de leituras de shotgun após filtragem de qualidade. A partir dessas leituras, é possível reconstruir a capacidade de ciclagem de nitrogénio da comunidade — a abundância relativa de genes para fixação de nitrogénio, nitrificação, desnitrificação e anammox. Pode-se avaliar se uma comunidade possui o potencial genético para degradar poluentes específicos — hidrocarbonetos petrolíferos, solventes clorados, pesticidas. E pode-se descobrir novidades: a metagenómica ambiental é a principal fonte de novas enzimas, novos clusters de genes biossintéticos e novos filos microbianos. Apenas em 2025, os genomas montados a partir de metagenomas de amostras ambientais expandiram a árvore da vida bacteriana conhecida com vários filos candidatos que nunca foram cultivados.

Para monitorização ambiental, a metagenómica shotgun deteta mudanças na comunidade que o 16S não capta. Um inquérito de 16S pode mostrar que a abundância relativa de Proteobacteria aumentou num local contaminado. Uma análise metagenómica das mesmas amostras mostraria que o aumento é impulsionado por Betaproteobacteria específicas que transportam genes de catecol dioxygenase para a degradação de hidrocarbonetos aromáticos — confirmando que a mudança é uma resposta funcional à contaminação, e não uma flutuação aleatória.

Lidar com os Desafios das Amostras Ambientais

A extração de ADN ambiental é mais difícil do que a extração de fezes ou saliva. Os filtros de solo, sedimento e água contêm inibidores de PCR — ácidos húmicos, metais pesados, polissacarídeos complexos — que co-purificam com o ADN. Kits de extração especializados que incluem etapas de remoção de inibidores são essenciais. Para amostras de baixa biomassa — águas subterrâneas profundas, água do oceano oligotrófico, núcleos de gelo polar — o risco de contaminação por reagentes de laboratório e pelo ambiente sobrepor o verdadeiro sinal biológico é elevado. Controles negativos — amostras em branco de extração e amostras em branco de preparação de bibliotecas sequenciadas juntamente com as amostras reais — não são opcionais. Eles são a única maneira de distinguir um verdadeiro sinal microbiano da contaminação por reagentes.

A CD Genomics oferece Serviços de Sequenciação Metagenómica adaptado para amostras ambientais, com protocolos de extração validados para solo, sedimento, água doce, ambientes marinhos e ambientes extremos, incluindo remoção de inibidores e fluxos de trabalho de controlo negativo.

Para além da monitorização da poluição, a metagenómica ambiental está a impulsionar a descoberta. A maioria dos novos antibióticos desenvolvidos na última década tem as suas origens em clusters de genes biossintéticos identificados pela primeira vez em metagenomas de solo. A mineração de metagenomas — a varredura computacional de contigs montados em busca de clusters de genes que parecem poder produzir metabolitos secundários — tornou-se uma alternativa sistemática à descoberta de produtos naturais baseada em culturas tradicionais. Esta abordagem escala para milhares de amostras e não requer que os organismos sejam cultiváveis. Um único grama de solo pode produzir dezenas de novos clusters de genes biossintéticos, qualquer um dos quais pode codificar um novo composto antimicrobiano ou anticancerígeno.

Para um tratamento abrangente da metagenómica ambiental, desde a estratégia de amostragem até à anotação funcional, consulte o nosso guia sobre Metagenómica Ambiental — Solo, Água e Sedimento.

Viromica — Sequenciação da Fração Viral

Os vírus são as entidades biológicas mais abundantes na Terra. No oceano, existem aproximadamente dez vírus para cada célula bacteriana. No intestino humano, o viroma — a comunidade de vírus, dominada por bacteriófagos — é estimado conter mais genes únicos do que o microbioma bacteriano. E em amostras clínicas, identificar um patógeno viral quando não se sabe qual vírus procurar é o problema de diagnóstico mais difícil na investigação de doenças infeciosas.

Viromas de DNA e RNA

A metagenómica shotgun do DNA total captura vírus de DNA — bacteriófagos, herpesvírus, adenovírus, papilomavírus — juntamente com genomas bacterianos e fúngicos. Mas muitos vírus clinicamente e ecologicamente importantes têm genomas de RNA: influenza, SARS-CoV-2, norovírus, rotavírus e a vasta diversidade de fagos de RNA. Capturar o viroma de RNA requer um passo de preparação de biblioteca separado que retrotranscreve RNA em DNA complementar antes da sequenciação. Uma análise completa do viroma envolve, portanto, duas bibliotecas: uma biblioteca de DNA para vírus e fagos de DNA, e uma biblioteca de RNA para vírus de RNA.

Os bacteriófagos dominam a maioria dos viromas. No intestino humano, a comunidade de fagos é altamente específica de cada indivíduo — o seu perfil de fago intestinal é mais único do que o seu perfil bacteriano — e notavelmente estável ao longo do tempo. Os fagos influenciam a dinâmica da comunidade bacteriana intestinal através da predação e mediando a transferência horizontal de genes ao mover DNA entre os hospedeiros bacterianos. Quando uma comunidade intestinal é perturbada por antibióticos, as populações de fago frequentemente florescem, e os genes de resistência a antibióticos codificados pelos fagos que transportam podem espalhar-se pela comunidade bacteriana em recuperação.

Deteção de Vírus Sem Primers Alvo

A principal vantagem da viromica metagenómica em relação aos painéis de PCR direcionados é que não é necessário adivinhar quais vírus procurar. Um painel respiratório testa para vinte ou trinta patógenos conhecidos. A metagenómica shotgun sequencia tudo — conhecido e desconhecido — e identifica vírus ao comparar as leituras com bases de dados de genomas virais. Para investigações de surtos onde o agente causador é desconhecido, para estudos de investigação de encefalite ou sepsis onde a triagem de patógenos baseada em cultura e PCR foi esgotada, e para vigilância ambiental onde vírus novos emergem de reservatórios animais, esta abordagem não direcionada é a única forma de capturar o quadro completo.

O desafio é a sensibilidade. Os ácidos nucleicos virais podem representar menos de 0,01% do DNA ou RNA total numa amostra clínica. Estratégias de enriquecimento — filtragem de amostras para remover células bacterianas e do hospedeiro por tamanho, depleção de DNA do hospedeiro ou utilização de sondas de captura que visam sequências virais conservadas — podem aumentar a fração viral em ordens de magnitude. A CD Genomics incorpora protocolos de enriquecimento viral no seu fluxo de trabalho de sequenciação do viroma para amostras onde se espera que a carga viral seja baixa.

Para um tratamento aprofundado dos métodos de sequenciação do viroma e das suas aplicações, consulte o nosso guia sobre Metagenómica Viral e Sequenciação do Viroma.

A pesquisa em terapia com fagos é outra área onde a viromica está a ganhar destaque. À medida que as infeções bacterianas multirresistentes superam o desenvolvimento de novos antibióticos, os fagos — vírus que infectam e matam bactérias específicas — oferecem uma alternativa que não seleciona para a resistência a antibióticos. A identificação de fagos terapêuticos começa com a triagem de viromas ambientais ou clínicos em busca de fagos que visem o patógeno de interesse. A viromica metagenómica é o motor de descoberta que impulsiona este processo.

Planeamento de um Projeto de Metagenómica — Decisões Práticas

As decisões que determinam se um projeto de metagenómica é bem-sucedido são tomadas antes de a primeira amostra entrar no sequenciador. As mais importantes são simples.

Profundidade de Sequenciamento: Quanta Dados Por Amostra?

A profundidade de sequenciação é medida em gigabases por amostra — a quantidade total de DNA sequenciado. Para uma amostra típica de fezes humanas, aqui está o que cada nível de profundidade oferece.

A metagenómica de shotgun superficial, com aproximadamente 0,5 a 1 gigabase por amostra, fornece perfis taxonómicos a nível de espécies e deteta os genes funcionais mais abundantes. É a escolha mais económica para estudos de grandes coortes onde o objetivo principal é identificar diferenças composicionais entre grupos.

A metagenómica padrão de espingarda, com 5 a 10 gigabases por amostra, adiciona um perfil funcional abrangente — você vê o conjunto completo de vias KEGG, famílias CAZy e genes de resistência a antibióticos. Também fornece cobertura suficiente para montar genomas assemblados de metagenomas — genomas provisórios de espécies microbianas individuais reconstruídos computacionalmente a partir dos dados de sequenciamento da comunidade mista.

A metagenómica profunda, com 20 gigabases ou mais por amostra, é reservada para projetos que exigem genomas quase completos de membros raros da comunidade, caracterização abrangente do viroma ou descoberta de novos clusters de genes biossintéticos. O sequenciamento profundo de algumas amostras representativas complementa frequentemente o sequenciamento raso de toda a coorte.

A profundidade certa é a mínima que responde à sua pergunta. Sequenciar mais do que o necessário acrescenta custos sem adicionar conhecimento. A nossa equipa pode ajudá-lo a estimar a profundidade necessária com base no seu tipo de amostra e nos seus objetivos de investigação.

DNA do hospedeiro — O assassino silencioso do orçamento

Para amostras de tecido humano, saliva, swabs de pele ou biópsias, o DNA do hospedeiro pode consumir a maior parte das suas leituras de sequenciamento. Se noventa por cento das suas leituras se mapeiam para o genoma humano, você efetivamente pagou por dez vezes menos dados microbianos do que pensava. A depleção do hospedeiro — remoção do DNA humano antes da preparação da biblioteca — é fortemente recomendada para qualquer amostra onde se espera que as células do hospedeiro superem as células microbianas. As opções incluem centrifugação diferencial, lise seletiva de células humanas e kits comerciais que utilizam nucleases específicas de metilação para degradar o DNA humano enquanto mantêm o DNA microbiano intacto.

Bioinformática — O Que Recebes e O Que Precisarás

Após o sequenciamento, os dados brutos passam por um pipeline bioinformático que remove leituras de baixa qualidade, filtra qualquer ADN do hospedeiro restante e, em seguida, atribui identidades taxonómicas e anotações funcionais às leituras restantes. Os entregáveis padrão incluem um relatório taxonómico interativo que mostra a composição da comunidade desde o nível de filo até o nível de espécie, um perfil funcional que mapeia genes para vias KEGG e outras bases de dados, e análises de diversidade que quantificam as diferenças entre grupos de amostras.

Para projetos que requerem análises personalizadas — rastreamento a nível de estirpe, reconstrução de genomas montados a partir de metagenomas ou integração com dados de metabolómica ou metatranscriptómica — a CD Genomics oferece suporte bioinformático personalizado. O erro mais comum é subestimar os recursos computacionais necessários para grandes projetos de metagenómica. Montar metagenomas a partir de cinquenta amostras a uma profundidade padrão requer uma memória e um poder de processamento substanciais, e tentar realizar essas análises num portátil é uma receita para a frustração. A análise baseada em nuvem ou o acesso a computação de alto desempenho é o padrão prático.

Opções de Custo e Serviço

Uma vez que o desenho experimental está definido — números de amostras, profundidade de sequenciação e âmbito da análise — a próxima questão é prática: quanto custa isto e que modelo de serviço se adequa às capacidades do seu laboratório?

Os custos de sequenciação metagenómica são dominados por três fatores: o número de amostras, a profundidade de sequenciação por amostra e o nível de análise bioinformática necessária. Compreender como estas variáveis interagem faz a diferença entre um projeto que se encaixa no orçamento e um que não se encaixa.

Apenas Sequenciamento vs. Serviço Completo

Sequenciamento apenas significa que você fornece DNA extraído, e o prestador de serviços cuida da preparação da biblioteca, sequenciamento e entrega de ficheiros de dados brutos. Você trata toda a análise posterior você mesmo ou através de um serviço de bioinformática separado. Esta é a opção mais económica para laboratórios com expertise em bioinformática interna e infraestrutura computacional.

O serviço completo inclui a extração de DNA das suas amostras, preparação da biblioteca, sequenciação e a análise bioinformática completa — desde o controlo de qualidade até à anotação taxonómica e funcional, incluindo figuras prontas para publicação. O serviço completo custa mais por amostra, mas elimina a necessidade de pessoal especializado e hardware de computação. Para grupos de investigação clínica que geram dados de microbioma mas não empregam bioinformáticos dedicados, o serviço completo é tipicamente a rota mais eficiente.

Entre estes dois extremos do espectro, a CD Genomics oferece pacotes de serviços modulares. Você pode enviar-nos DNA extraído, mas solicitar uma análise bioinformática completa. Pode pedir-nos para realizar a depleção do hospedeiro nas suas amostras de tecido enquanto você se encarrega da análise de dados. O objetivo é alinhar o nível de serviço às capacidades já presentes no seu laboratório, para que pague apenas pelo que precisa.

Orçamentação para um Projeto de Metagenómica

Para um estudo típico de metagenómica de fezes humanas, aqui está uma estrutura de custos aproximada. A nível de shotgun superficial — cerca de um gigabase por amostra — pode esperar pagar aproximadamente cem a duzentos dólares por amostra para preparação de bibliotecas e sequenciação, com a análise bioinformática a adicionar proporcionalmente. A metagenómica de shotgun a profundidade padrão custa aproximadamente duas a três vezes mais para sequenciação, refletindo os dados adicionais gerados. Estes são valores aproximados para fins de orçamento. Os preços reais dependem do número de amostras, tipo de amostra, profundidade necessária e âmbito da análise.

Para colocar estes números em contexto: um estudo de shotgun raso com 50 amostras de um grupo de intervenção dietética, com análise bioinformática padrão — perfilagem taxonómica mais anotação funcional KEGG — normalmente situa-se numa faixa orçamental total que é competitiva com o sequenciamento profundo de amplicons 16S em tamanhos de grupo semelhantes, ao mesmo tempo que fornece resolução a nível de espécie e deteção direta de genes funcionais que o 16S não consegue fornecer. Para o planeamento orçamental, as variáveis-chave são o número de amostras — o multiplicador dominante — a profundidade de sequenciamento por amostra e o âmbito da análise.

A forma mais eficaz de controlar custos é investir num bom desenho do estudo desde o início. Cinco erros comuns inflacionam orçamentos: sequenciar amostras em excesso além do que a questão requer, sequenciar de menos um piloto e ter de repetir toda a coorte, esquecer de orçamentar para custos de armazenamento de dados e computacionais, saltar a depleção do hospedeiro e desperdiçar leituras em DNA humano, e falhar em incluir controlos negativos que detectam contaminação antes que esta estrague uma corrida de sequenciação.

A equipa de consultoria de projetos da CD Genomics trabalha consigo durante a fase de design experimental para alinhar a estratégia de sequenciação com o orçamento. Para estudos de coorte onde a metagenómica shotgun superficial fornece informação suficiente para a análise primária, podemos desenhar uma abordagem em etapas: sequenciação superficial em toda a coorte, seguida de metagenómica profunda num subconjunto de amostras selecionadas com base nos resultados iniciais. Para projetos que combinam metagenómica a nível de comunidade com sequenciação do genoma completo a nível de isolados — por exemplo, triagem metagenómica seguida de sequenciação do genoma completo de isolados cultivados de interesse — a CD Genomics Sequenciação do Genoma Completo os serviços fornecem a visão complementar ao nível do isolamento.

Para um contexto mais amplo sobre como a metagenómica se encaixa na paisagem da genómica microbiana, veja o nosso Hub de Serviços de Sequenciação de Amplicões, que abrange abordagens de 16S, 18S, ITS e codificação de ADN. Para projetos que combinam metagenómica com genomas bacterianos isolados, o nosso Guia de Sequenciação do Genoma Completo de Bactérias cobre a montagem de novo, re-sequenciação e deteção de mutações a partir de culturas puras.

Perguntas Frequentes

Quando devo escolher metagenómica shotgun em vez de sequenciação de amplicões 16S?

Escolha metagenómica shotgun quando precisar de identificação a nível de espécie ou estirpe, quando precisar de conhecer a capacidade funcional da comunidade — quais genes e vias estão presentes — ou quando precisar de capturar fungos, vírus e outros micróbios não bacterianos juntamente com as bactérias. Escolha 16S quando a sua questão se limitar a "quais bactérias estão presentes e como as suas abundâncias diferem entre grupos," e o orçamento for a principal limitação.

O que é metagenómica de espingarda superficial e como se compara ao 16S?

A metagenómica de shotgun superficial gera menos dados por amostra — tipicamente 0,5 a 1 gigabase — o que é suficiente para o perfil taxonómico a nível de espécies e deteção dos genes funcionais mais abundantes. Custa mais do que o 16S, mas menos do que o shotgun padrão, e oferece uma resolução a nível de espécies que o 16S não proporciona, além da deteção direta de um subconjunto de genes funcionais. Para estudos de grandes coortes onde a taxonomia a nível de espécies é importante, mas o perfil funcional profundo não é necessário, é o compromisso emergente e rentável.

A metagenómica de shotgun pode substituir a cultura?

Não. A metagenómica diz-lhe quais os genes presentes numa amostra, mas não lhe diz quais os micróbios que são viáveis, quais estão metabolicamente ativos ou como se comportam em isolamento. A metagenómica e a cultura são complementares. Um inquérito metagenómico pode indicar quais os organismos a focar para isolamento, e a cultura pode validar previsões funcionais feitas a partir de dados metagenómicos — por exemplo, confirmando que uma estirpe de Bacteroides que possui um lócus de utilização de polissacarídeos previsto realmente cresce nesse polissacarídeo.

Quão importante é o DNA do hospedeiro em amostras clínicas?

É extremamente importante. Biópsias de tecido, swabs de pele e amostras de saliva podem conter mais de noventa por cento de DNA humano. Sem a depleção do hospedeiro, a maioria das leituras de sequenciamento mapeia para o genoma humano em vez do microbioma, reduzindo drasticamente a profundidade de sequenciamento microbiano efetiva. Para amostras onde se espera que o DNA do hospedeiro exceda cinquenta por cento, a depleção do hospedeiro deve fazer parte do fluxo de trabalho padrão.

Quantas amostras preciso para um estudo de metagenómica?

Depende do tamanho do efeito que está a procurar e da variabilidade interindividual na sua população. Para estudos de caso-controle do microbioma intestinal humano, trinta a cinquenta sujeitos por grupo é um mínimo prático. Para estudos longitudinais onde cada sujeito serve como seu próprio controlo, números menores são viáveis. Para inquéritos ambientais onde o objetivo é caracterizar um local em vez de comparar grupos, mesmo algumas amostras bem escolhidas podem fornecer dados valiosos — mas a replicação biológica é sempre melhor do que a replicação técnica.

Que tipo de apoio bioinformático vou precisar?

Se escolher o serviço apenas de sequenciação, precisará de um bioinformático ou investigador com habilidades computacionais que possa executar o controlo de qualidade, a classificação taxonómica e os pipelines de anotação funcional. A experiência com a linha de comando do Linux, uma compreensão básica de scripting e acesso a um servidor ou recursos de computação em nuvem são o mínimo. Se optar pelo serviço completo, a CD Genomics trata de todo o fluxo de trabalho computacional e entrega os resultados analisados — sem necessidade de linha de comando.

Qual é o tempo de resposta para um projeto típico de metagenómica?

Para um projeto padrão de cinquenta a cem amostras, espere de quatro a seis semanas desde a receção das amostras até à entrega dos dados analisados para preparação da biblioteca e sequenciação, além de duas a quatro semanas adicionais para a análise bioinformática completa. Prazos acelerados estão disponíveis para projetos sensíveis ao tempo. Estudos de coorte grandes com centenas de amostras requerem um tempo de sequenciação proporcionalmente mais longo, mas beneficiam de processamento em lote que mantém o tempo de resposta por amostra gerenciável.

Posso integrar metagenómica com outros dados ómicos?

Sim. A metagenómica é frequentemente combinada com a metabolómica para ligar o conteúdo genético microbiano aos perfis de metabolitos, ou com a metatranscriptómica para distinguir os genes expressos ativamente daqueles que estão apenas presentes na comunidade. A CD Genomics oferece serviços de integração multi-ómica que correlacionam perfis funcionais metagenómicos com dados metabolómicos ou metatranscriptómicos das mesmas amostras, proporcionando uma visão a nível de sistemas da função da comunidade microbiana.

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Apenas para fins de investigação, não se destina a diagnóstico clínico, tratamento ou avaliações de saúde individuais.