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AtualizadoSeg, 22 Abr 2019 6pm

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Metagenômica amplia sequenciamento e ajuda a decifrar microbioma humano

Murad 2018 NET OKEstudo de metagenômica publicado na Nature em março deste ano (doi:10.1038/s41586-019-1058-x) reúne achados que representam um aumento de 50% na diversidade filogenética de bactérias intestinais sequenciadas e abrem caminho para melhorar modelos preditivos. O oncologista André Murad (foto), coordenador da Disciplina de Oncologia da Faculdade de Medicina da UFMG e membro do GBOP- Grupo Brasileiro de Oncologia de Precisão, comenta o trabalho.

Os pesquisadores reconstruíram 60.664 genomas procarióticos de 3.810 metagenomas fecais de indivíduos geograficamente e fenotipicamente diversos. Com a utilização da ferramenta IGGsearch, esses genomas forneceram informações para definir 2.058 unidades taxonômicas operacionais (OTUs, da sigla em inglês) até então desconhecidas, representando aumento de 50% na diversidade filogenética de bactérias intestinais sequenciadas. A ferramenta IGGSearch foi comparada a outras ferramentas computacionais (MIDAS4, mOTU3 e MetaPhlAn) e mostrou valor preditivo superior em oito das dez doenças consideradas, com resultado significativamente melhor como modelo preditivo no câncer colorretal, doença cardiovascular, diabetes tipo 2 e artrite reumatoide. No entanto, os autores observam que mais estudos são necessários para examinar como as espécies sequenciadas se relacionam com a etiologia dessas doenças. Sem dúvida, novos insights sobre a relação microbiota-hospedeiro.

Os resultados mostram que, em média, as novas OTUs compreendem 33% de riqueza e 28% de abundância de espécies por indivíduo e são enriquecidas em populações que vivem em áreas rurais (Tanzania, Peru, Mongólia, Fiji e El Salvador), em contraste com o microbioma de crianças europeias e norte-americanas. Os dados do estudo também revelam que espécies intestinais não cultivadas sofreram redução do genoma com perda de certas vias biossintéticas, “o que pode ser um processo adaptativo”, registram os autores. “Um dos resultados mais surpreendentes foi constatar que a diversidade microbiana do intestino humano não está representada atualmente por espécies cultivadas, o que tem profundas implicações na pesquisa básica e na biotecnologia”, apontam os autores.

Outro achado com impacto na pesquisa e desenvolvimento diz respeito à população representada no conjunto de metagenoma. “identificamos que adultos de países não ocidentais são uma fonte importante de diversidade, indicando que futuros estudos de metagenoma devem ter foco em populações fora da Europa, Estados Unidos e China”, já representados na base atual.

Referência: Nayfach, S. et al. Novel insights from uncultivated genomes of the global human gut microbiome - Nature, 2019 - doi:10.1038/s41586-019-1058-x 

Perspectivas na pesquisa em microbioma

Por André Murad

A saúde do ser humano é moldada tanto por fatores ambientais quanto pelas interações do corpo com o microbioma, particularmente no intestino. As sequências do genoma são críticas para caracterizar os microorganismos individuais e entender seus papéis funcionais. No entanto, estudos anteriores estimaram que apenas 50% das espécies no microbioma intestinal têm um genoma sequenciado, em parte porque muitas espécies ainda não foram cultivadas para estudo. Este trabalho ajuda a responder por que certos microorganismos não foram ainda cultivados em laboratório.

Os cientistas já utilizaram metagenômica e genômica unicelular para discernir as capacidades metabólicas específicas de microrganismos não cultivados presentes em amostras ambientais. No entanto, muitas comunidades ambientais são pouco estudadas, por isso não está claro se os organismos não cultivados são realmente incultiváveis.

O intestino humano é, em contraste, intensamente estudado com muitos esforços de cultivo em grande escala, o que sugere que as muitas espécies "selvagens", não cultivadas no intestino humano, são difíceis de se cultivar utilizando-se as ferramentas atuais. Ao comparar os genomas reconstruídos de espécies não cultivadas versus aqueles que foram cultivados, a equipe descobriu que os genomas de espécies não cultivadas são aproximadamente 20% menores, em média, e sem presença de várias rotas para a biossíntese de ácidos graxos, aminoácidos e vitaminas. Os genes que estão geralmente ausentes das bactérias intestinais não cultivadas podem apontar para importantes fatores de crescimento que foram negligenciados em estudos anteriores baseados apenas em culturas.


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