Le progrès continu de la technologie de séquençage est une force motrice importante pour le développement des sciences de la vie, et l'essor du domaine des microbiomes dépend encore plus de l'application généralisée de la technologie de séquençage métagénomique de nouvelle génération.
Analyse de la variation structurelle et de la fonction de la microflore intestinale par séquençage métagénomique à longues lectures
Le rôle des microbiomes intestinaux dans la santé humaine et les maladies a reçu une attention croissante et est devenu un sujet brûlant dans le domaine de la recherche en sciences de la vie au cours de la dernière décennie. Une étude récente caractérise les variations génétiques fines des variations structurelles (SV) dans des centaines de microbiomes intestinaux provenant d'humains en bonne santé en tirant parti de l'avantage du séquençage à longues lectures fourni par Oxford Nanopore Technology (ONT). Cette étude révèle que les SV sont très diversifiées entre les individus et stables au sein des individus, représentant des empreintes digitales de microbiomes intestinaux qui forment des différences fonctionnelles au niveau des souches au sein des espèces, compliquant les associations avec les métabolites et les phénotypes de l'hôte tels que la glycémie. Ces résultats bénéficient des longues lectures de l'ONT, qui améliorent considérablement la qualité des assemblages métagénomiques et peuvent détecter de manière fiable un grand nombre de types de variations structurelles étendues. Cette étude a démontré qu'incorporer les lectures de l'ONT dans les analyses métagénomiques élargit le champ de détection des variations génétiques et permet de profiler les variations au niveau des souches dans le microbiome intestinal, ainsi que leurs corrélations complexes avec le métabolome.
Figure 1. Les lectures de l'ONT ont amélioré l'assemblage métagénomique, renforcé la détection et les validations des variations structurelles (SV).
Le séquençage à longues lectures aide à la construction et à la recherche des métagénomes intestinaux
La flore intestinale joue un rôle important dans la santé des chevaux, les maladies, la performance athlétique et le comportement. Par conséquent, il est important d'avoir une compréhension détaillée de la composition et de la fonction de la flore intestinale des chevaux afin d'améliorer potentiellement l'utilisation des chevaux dans les activités humaines. Les chercheurs ont utilisé le séquençage Illumina sur 110 échantillons de cæcum et 132 échantillons rectaux (fécaux) provenant de 242 chevaux, qui ont été maintenus dans différentes conditions alimentaires, impliquant différents âges (1 à 11 ans), différents sexes (femelle, mâle) et différentes races, et ont finalement obtenu 2,264 To de données propres. À partir des données à longues lectures, l'auteur a assemblé 4142 génomes assemblés de métagénomes microbiens (MAG), dont 4015 (96,93 %) semblent correspondre à de nouvelles espèces et 13 génomes bactériens circulaires complets représentant des espèces novatrices. La technologie de séquençage métagénomique peut identifier un grand nombre d'espèces bactériennes auparavant inconnues dans les microorganismes intestinaux et a été utilisée pour caractériser les fonctions de ces microorganismes au niveau génomique. L'auteur a également analysé la similarité entre les CAZymes prédites et la base de données CAZy actuelle, et a découvert que 187429 des protéines prédites étaient de nouveaux CAZy. Il a également été constaté que l'identification de nouveaux CAZy et de bactéries potentiellement dégradant la cellulose contribuait à une meilleure compréhension du métabolisme des glucides dans l'intestin du cheval, et fournissait une riche source de nouvelles enzymes et microorganismes pour l'industrie de la biotechnologie de fermentation. De plus, cette étude a également révélé les caractéristiques de résistance et les microorganismes liés à la performance athlétique chez les chevaux. Cette étude fournit un catalogue détaillé des MAG intestinaux des chevaux et répond à des questions importantes sur la relation entre le microbiome intestinal des chevaux et leur performance.
Fig. 2 Assemblage des premiers génomes complets et circulaires à partir de données à longues lectures
Application de la métagénomique dans la thérapie clinique
La composition du microbiote intestinal est liée à la réponse clinique au traitement par inhibiteurs de points de contrôle immunitaire (ICI), mais il y a encore un manque de reconnaissance des caractéristiques spécifiques du microbiote liées aux bénéfices cliniques des ICI. Une étude récente a réalisé un séquençage métagénomique par shotgun d'échantillons de selles collectés avant le début des ICI à partir de cinq cohortes d'observation recrutant des patients naïfs d'ICI atteints de mélanome cutané avancé (n = 165). L'intégration de cet ensemble de données avec 147 échantillons métagénomiques publiés précédemment a révélé une corrélation dépendante de la cohorte entre le microbiome intestinal et les réponses aux ICI. L'analyse par apprentissage automatique a confirmé l'association entre le microbiome et les taux de rémission globale (ORR) et la survie sans progression (PFS) pour les ICI, mais a également révélé une répétabilité limitée des caractéristiques basées sur le microbiome dans différentes cohortes. Le rôle des microbiomes intestinaux humains dans la réponse aux ICI semble être plus complexe que ce que l'on pensait auparavant, et des efforts doivent continuer à être faits pour mener des recherches métagénomiques à plus grande échelle, améliorer la représentation des différentes populations, tout en contrôlant les covariables cliniques et en veillant à ce que les échantillons soient collectés et traités de la même manière et en utilisant la même technologie à l'avenir.
Figure 3. Association entre le microbiome intestinal et la réponse dans les cohortes PRiMM-NL et PRiMM-uK
Figure 4. Analyse complète des associations de réaction du microbiome entre cohortes pour les ensembles de données nouvellement séquencés et disponibles publiquement.
La métagénomique est en plein essor. Utiliser la technologie de séquençage pour explorer les mystères de la flore intestinale révélera davantage de mécanismes des maladies intestinales à l'avenir.
Références :
- Chen, Liang et al. "Le séquençage métagénomique à courtes et longues lectures élargit les variations structurelles individualisées dans les microbiomes intestinaux." Nature communications vol. 13,1 3175. 8 juin 2022.
- Li, Cunyuan et al. "Catalogue élargi des génomes assemblés par métagénome révèle des caractéristiques de résistome et des microbes associés à la performance athlétique chez le cheval." Microbiome vol. 11,1 7. 12 janvier 2023
- Lee, Karla A et al. "Associations du microbiome intestinal entre cohortes avec la réponse aux inhibiteurs de points de contrôle immunitaire dans le mélanome avancé." Nature medicine vol.
À des fins de recherche uniquement, non destiné à un diagnostic clinique, un traitement ou des évaluations de santé individuelles.
Directives de Soumission d'Échantillons
