Meta trascrittomica integrata per studiare il ruolo del microbiota

Meta-transcriptome detector (MTD) è un valido ed automatico strumento per analisi integrative ospite-commensali a livello sia di tessuto sia di singola popolazione cellulare.
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Stato dell’arte
Dati genetici come quelli di sequenziamento dell’RNA contengono informazioni sul corredo trascrittomico non solo dell’ospite, ma anche del microbiota “attivo”. Integrare queste due informazioni è importante per avere una panoramica più completa delle interazioni dinamiche ospite-microbiota.

Cosa aggiunge questa ricerca
In mancanza di strumenti informatici in grado di combinare informazioni trascrittomiche dell’ospite e dei microrganismi commensali, i ricercatori ne hanno qui sviluppato uno in grado di identificare e quantificare vari tipi di microrganismi (batteri, virus, protozoi ecc.) e correlare il microbioma con il trascrittoma dell’ospite.

Conclusioni
A una semplicità d’uso, lo strumento sviluppato offre uniche possibilità nel capire meglio la risposta dell’ospite ai microrganismi partendo da analisi di sequenziamento dell’RNA. 

Ottenere e integrare informazioni trascrittomiche sull’ospite e sui microrganismi commensali dallo stesso campione offre una prospettiva unica nell’approfondire le dinamiche di interazione. Grazie a meta-transcriptome detector (MTD) potrebbe essere possibile. 

A spiegare come si è arrivati a questo risultato è il lavoro di Fei Wu e colleghi del Texas Biomedical Research Institute (USA), pubblicato su Briefings in Bioinformatics.

Microbiota, microbioma e patologie

Sono molti i microrganismi a contribuire allo sviluppo di malattie quali tumori, infezioni, disturbi psicologici ecc. 

Una profonda e sistematica conoscenza di queste dinamiche è quindi fondamentale per, non solo intervenire adeguatamente, ma anche per giocare d’anticipo prevenendone lo sviluppo. All’analisi delle caratteristiche e dell’impronta genetica del microbioma, quello che mancava (finora), era la possibilità di integrare informazioni da ospite e commensali ottenute da uno stesso campione. 

Vediamo quindi le principali caratteristiche di questo nuovo strumento e come è stato validato

Meta-transcriptome detector

Considerando come il principale obiettivo di MTD sia di correlare informazioni proprie dell’ospite e dei microrganismi commensali in una sola analisi, caratteristiche essenziali sono:

  • supporto di molteplici database genomici, inclusi quelli di microrganismi quali batteri, virus ecc.
  • annotazione e quantificazione di espressione genica
  • analisi statistica e di correlazione tra espressione genica e fattori dell’ospite (età, genere etc.)
  • correlazione tra caratteristiche dell’ospite e microbioma in termini di espressione genica e pathways metabolici
  • filtri per la rimozione di artefatti o risultati non validi sono inclusi
  • installazione e uso facile ed immediato

Per la sua validazione, i ricercatori hanno quindi considerato dati relativi al tratto di colon discendente ed esperimenti con una popolazione di cellule selezionata (single-cells, cellule cerebrali murine) dimostrando ad esempio come:

  • Debaryomyces sia correlato significativamente con  UBE2I e IL27RA, geni propri dell’ospite
  • l’espressione di C1QTNF8 si correli a un gruppo di batteri quali Yarrowial ipolytica, Aspergillus chevalieri, Roseburia hominis e Anaerostipes hadrus
  • l’amplificazione cromosomica (regione 8q24) sia associata con Saccharomyces eubayanus, il complesso di biogenesi 1 con Helicobacter cinaedi (negativa)
  • Plasmodium vivax e i geni dell’ospite (modello murino in questo caso), GRIA2 in particolare, abbiano una correlazione positiva ed altamente significativa suggerendo un’elevata interazione di questo ceppo con l’ospite

Conclusioni

MTD è quindi un valido ed automatico strumento per analisi integrative ospite-commensali a livello sia di tessuto sia di singola popolazione cellulare, fornendo quindi una prospettiva unica nell’approfondimento delle dinamiche tra questi due ecosistemi. 

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