La technologie de séquençage des amplicons révèle les mystères des populations microbiennes.

Le séquençage d'amplicons est le séquençage de produits PCR ou de fragments capturés d'une longueur spécifique, analysant les variations dans la séquence. Le gène 16S rRNA est un pilier de l'analyse bactérienne basée sur le séquençage depuis des décennies. Séquençage d'amplicons 16S/18S/ITS implique l'extraction de l'ADN à partir d'échantillons environnementaux, la sélection de primers universels appropriés pour amplifier la région cible de 16S/18S/ITS, et la détection de la variation de séquence et de l'abondance dans la région cible pour étudier les différences dans la diversité microbienne environnementale et la composition des communautés.

Avantages techniques :

1. Haut débit, adapté à l'étude de régions génomiques spécifiques avec un grand nombre d'échantillons ;
2. Cycle court, qui peut raccourcir le cycle de recherche et accélérer l'application clinique et la publication d'articles ;
3. Haut degré d'information, recherche de sites de variation génétique dans des régions du génome d'intérêt, permettant des recherches approfondies sur des régions spécifiques.

Analyse de séquençage d'amplicon microbien de la population microbienne

Le risque accru de cancer du poumon est associé à l'exposition aux carcinogènes de la fumée de cigarette et aux changements de la microbiote intestinale. Cependant, l'impact de l'exposition à NNK et BaP (deux composants importants des carcinogènes de la fumée de cigarette) sur la microbiote intestinale du cancer du poumon est limité. Une étude récente décrit les effets de l'exposition à un mélange de NNK et BaP sur le cancer du poumon, la composition des métabolites fécaux et la microbiote intestinale chez des souris. Appliquez NNK et BaP à des souris A/J, et utilisez le séquençage du gène 16S rRNA et la métabolomique pour caractériser les changements dans la microbiote intestinale et les profils de métabolisme fécal, respectivement. Les résultats de la microscopie optique et de l'évaluation histopathologique ont montré que l'exposition au mélange de NNK et BaP a déclenché l'apparition du cancer du poumon. Le séquençage du 16S rRNA de la microbiote intestinale a montré que l'exposition à NNK et BaP peut altérer la composition des bactéries fécales. Les niveaux accrus d'actinomycètes, de bifidobactéries et d'Enterobacteriaceae, ainsi que les niveaux diminués de bactéries physiologiques, de bactéries odorantes viscérales et de bactéries Acetatifactor, sont associés au cancer du poumon induit par NNK et BaP. Cette étude peut fournir des orientations pour utiliser la microbiote intestinale comme biomarqueurs afin d'évaluer la progression du cancer du poumon et fournir des cibles d'intervention pour le contrôle futur de la maladie.

Évaluer le microbiote intestinal de chaque groupe par séquençage du gène 16S rRNA. NNK plus BaP réduit la richesse des espèces microbiennes et déséquilibre la communauté microbienne à différents niveaux taxonomiques.

Le séquençage d'amplicons aide à la recherche sur la résistance microbienne.

Les insecticides néonicotinoïdes sont appliqués dans le monde entier pour le contrôle des insectes nuisibles agricoles. L'évolution de la résistance aux néonicotinoïdes a conduit à l'échec du contrôle des ravageurs sur le terrain. Des recherches ont montré que les bactéries symbiotiques des insectes peuvent métaboliser directement des substances toxiques ou médiatiser indirectement l'expression des enzymes de détoxification de l'hôte ou des gènes associés, affectant ainsi la fonction métabolique de détoxification des insectes. La séquence d'amplicon 16S a montré que l'abondance de sphingosine spp. dans l'intestin des pucerons du coton résistants à l'imidaclopride était significativement plus élevé que celui des pucerons sensibles. D'autres recherches ont montré que l'élimination de la sphingosine du tractus intestinal de la souche résistante à l'imidaclopride de Aphis gossypii pourrait augmenter la sensibilité de Aphis gossypii à l'imidaclopride, et l'ajout de sphingosine à la souche sensible à l'imidaclopride de Aphis gossypii a considérablement réduit sa sensibilité à l'imidaclopride.

Différences dans les communautés intestinales entre les souches de pucerons du coton résistantes et sensibles à l'imidaclopride.

Changements de la communauté intestinale d'Aphis gossypii après retrait ou supplémentation en sphingosine

Analyse de la technologie de séquençage 16S de la microbiote intestinale pour aider à une utilisation précise des médicaments.

Le syndrome de l'intestin irritable (SII) est couramment considéré comme une maladie intestinale causée par des troubles de l'axe cerveau-intestin, et son étiologie peut être multifactorielle, incluant principalement des changements dans le microbiote intestinal. Les chercheurs ont collecté 346 patients atteints de SII et 170 populations témoins en bonne santé (HC), tous ayant complété une enquête sur les habitudes alimentaires pour refléter le régime le plus fréquemment consommé. Ensuite, les chercheurs ont collecté des échantillons de selles de 171 patients atteints de SII et de 98 patients HC pour le séquençage du gène 16S rRNA et l'analyse de la composition microbienne. Les résultats du séquençage 16S ont montré que l'abondance de Rieknellaceae et de Paraacteroides dans le groupe SII était plus élevée que dans le groupe HC. En ajustant pour le régime alimentaire et la race, seule Rikenellaceae a montré des valeurs d'abondance plus élevées dans le groupe SII. Cette étude a montré que les patients atteints de SII peuvent consommer des régimes plus restrictifs que les HC afin de réduire la gravité des symptômes gastro-intestinaux, ce qui peut affecter la composition du microbiote fécal. Le microbiote intestinal provoque des changements physiologiques dans les interactions cerveau-intestin, affectant ainsi les symptômes du SII. Bien que le microbiote des patients atteints de syndrome de l'intestin irritable soit sans aucun doute variable, les changements dans le microbiote intestinal causés par l'alimentation peuvent expliquer les différences entre les groupes SII et HC.

Analyse de la communauté microbienne chez les patients atteints de sous-types du SII

Analyse de la diversité β des régimes d'exclusion et des régimes non d'exclusion pour les patients atteints du syndrome de l'intestin irritable (SII)

L'analyse de la β diversité chez les patients atteints du syndrome de l'intestin irritable avec régime restreint et non restreint.

La technologie de séquençage des amplicons a montré de grands avantages dans l'exploration de la relation entre les microorganismes et les maladies humaines, ainsi que dans la relation entre les microorganismes et l'environnement. À l'avenir, ce sera un outil puissant pour explorer les mystères des microorganismes.

Références:

1. Lv, Nannan et al."Le symbiote intestinal Sphingomonas médie la résistance à l'imidaclopride chez le ravageur agricole important Aphis gossypii Glover." BMC Biologie vol21,1 86. 17 avr. 2023.
2. Lenhart, Adrienne et al."Effet des régimes d'exclusion sur la gravité des symptômes et le microbiote intestinal chez les patients atteints du syndrome de l'intestin irritable." Gastro-entérologie clinique et hépatologie.