Se establece una nueva técnica de secuenciación para muestras de microbioma de baja biomasa, degradadas o contaminadas
Un equipo de investigación dirigido por el Instituto de Bioenergía y Tecnología de Bioprocesos de Qingdao (QIBEBT), de la Academia China de Ciencias (CAS), ha desarrollado una técnica de secuenciación del metagenoma de bajo coste. Esta técnica permite revelar con alta resolución el "paisaje" completo de los organismos de un microbioma, incluso a partir de muestras de baja biomasa, degradadas o contaminadas. Su estudio se publicó en Genome Biology el 26 de enero.
2bRAD-M es una estrategia rentable que sólo secuencia alrededor del 1% del metagenoma y puede producir simultáneamente perfiles de bacterias, arqueas y hongos a nivel de especie para un microbioma
LIU Yang and YU Ningfu
El "microbioma" es la comunidad de bacterias, hongos, protistas y virus que vive en y sobre los seres humanos, o incluso en cualquier hábitat. Para averiguar qué microbios forman parte de un determinado microbioma, los investigadores tienen que llevar a cabo la secuenciación metagenómica, es decir, la secuenciación del material genético de múltiples organismos al mismo tiempo.
Sin embargo, incluso la secuenciación metagenómica más avanzada sigue teniendo muchas y graves limitaciones. Hay dos categorías principales del proceso: la secuenciación de amplicones y la secuenciación del metagenoma completo (WMS).
La secuenciación de amplicones es barata. Por desgracia, sólo produce información sobre los miembros del microbioma a nivel taxonómico de género. La información taxonómica a nivel de especie o cepa es difícil de extraer. La secuenciación de amplicones también adolece de que sólo puede identificar bacterias o arqueas u hongos o virus, en lugar de identificarlos todos a la vez.
La WMS puede capturar secuencias completas de ADN de todo lo que hay en la muestra -bacterias, arqueas, hongos y virus- y con una mayor resolución taxonómica. Esto proporciona mucha más información, pero es mucho más costoso. El WMS también requiere una gran cantidad de ADN de alta calidad.
"Lo que necesitamos es un método de secuenciación de bajo coste que permita una identificación precisa y con resolución de especie de todos los microbios al mismo tiempo, y que pueda manejar muestras de baja biomasa", afirma SUN Zheng, primer autor del artículo e investigador del Centro de Células Individuales del QIBEBT.
Los investigadores desarrollaron lo que llaman método de "secuenciación 2bRAD para el microbioma", o 2bRAD-M para abreviar. Este método hace uso de la secuenciación de ADN asociada a sitios de restricción (RADseq), que utiliza enzimas de restricción de tipo IIB (proteínas que escinden el ADN en sitios específicos a lo largo de la molécula) para digerir el ADN genómico de muestras de heces, piel o superficie ambiental en fragmentos de 25-33 pares de bases (pares de nucleótidos).
La técnica 2bRAD-M secuencia sólo estos fragmentos digeridos -o sólo el uno por ciento del metagenoma- y puede producir perfiles de bacterias, arqueas y hongos hasta el nivel de especie, no sólo de género.
"Al necesitar sólo un picogramo (la milésima parte de un nanogramo) de ADN total, el proceso puede generar perfiles de alta resolución de forma barata y precisa, incluso en muestras difíciles de secuenciar en las que ha habido una gran contaminación del ADN del huésped, o el ADN está muy fragmentado o degradado de otro modo", afirma HUANG Shi, coautor del artículo.
Uno de los descubrimientos más intrigantes de los últimos años ha sido la implicación de los microbios en el desarrollo del cáncer. Utilizando el 2bRAD-M, los investigadores demostraron que los perfiles del microbioma de los tejidos del cáncer de cuello uterino pueden revelarse de forma sensible y fiable a partir de muestras fijadas en parafina (FFPE), que suelen ser de baja cantidad, degradadas o contaminadas por el ADN humano. Estos perfiles pueden emplearse potencialmente para el diagnóstico precoz de los cánceres de cuello de útero.
"En el futuro, esperamos seguir desarrollando la técnica 2bRAD-M y explorar sus diversas aplicaciones clínicas", afirmó el autor principal, XU Jian, director del Centro de Células Únicas del QIBEBT. "En última instancia, esperamos que 2bRAD-M se convierta en una herramienta rentable y popular para la investigación del microbioma y conquiste varias tareas difíciles que están fuera del alcance de las técnicas actuales", añadió el profesor WANG Shi de la Universidad Oceánica de China, otro autor principal del estudio.
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