Séquençage complet de l'ARNr 16S : un nouvel outil de diversité microbienne pour les études cliniques

Ces dernières années, de nombreux chercheurs se sont consacrés à l'exploration approfondie des communautés microbiennes dans le domaine médical, en se concentrant particulièrement sur l'identification des espèces clés au niveau des espèces. Cette identification est cruciale pour les études mécanistiques ultérieures et la validation expérimentale. Bien que séquençage de nouvelle génération (NGS) Les technologies peuvent annoter les communautés microbiennes au niveau des espèces, mais les courtes longueurs de séquence compromettent souvent l'exactitude des résultats. En revanche, les analyses métagénomiques peuvent atteindre une résolution au niveau des espèces ; cependant, les données microbiennes générées à partir d'échantillons à forte teneur en hôte—comme les tissus et les contenus intestinaux—sont souvent limitées. Une question pertinente se pose : existe-t-il une technologie de séquençage capable de répondre à la fois à la résolution de l'identification des espèces et à l'influence des séquences dérivées de l'hôte ?

L'article intitulé Le séquençage complet de l'ARNr 16S améliore l'analyse microbienne au niveau des espèces. a élucidé les avantages significatifs de CD Genomics dans l'analyse de la diversité microbienne en pleine longueur. Alors que CD Genomics continue de rechercher et d'optimiser ses techniques, une amélioration notable des taux d'annotation au niveau des espèces a été observée, facilitant considérablement la découverte d'espèces dans des échantillons cliniques et animaux.

Une revue de la littérature récente concernant les communautés microbiennes dans la recherche médicale indique que l'analyse de la diversité microbienne en pleine longueur a été largement appliquée dans divers domaines, y compris les études sur le tractus intestinal, respiratoire et reproducteur. Par conséquent, ce manuscrit regroupe plusieurs articles de recherche qui utilisent analyse de la diversité microbienne en longueur complète dans le cadre d'études de cohortes cliniques pour la référence du lecteur.

Applications du séquençage complet de l'ARNr 16S dans les études de cohorte cliniques

Translocation microbienne de la cavité buccale vers les patients atteints de carcinome nasopharyngé

Publié dans : Nature Communications

Facteur d'impact : 14,7

Techniques utilisées : Séquençage de nouvelle génération, Diversité Microbienne en Longueur Complète de 16S, Génomique bactérienne, Méta-transcriptomique

Résumé

Cette étude a examiné la translocation microbienne de la cavité buccale vers le carcinome nasopharyngé (CNP) dans une cohorte de patients. Un total de 165 patients atteints de CNP non traités et 138 témoins non malins ont été inclus dans l'analyse. Des écouvillons nasopharyngés appariés et des échantillons de salive ont été collectés pour le séquençage de la diversité microbienne en longueur complète et le séquençage de nouvelle génération des gènes 16S rRNA.

Résultats

Identification microbienne : Dans les groupes NPC et témoin, des échantillons nasopharyngés-oraux appariés ont révélé l'identification de 13 espèces microbiennes qui ont montré une translocation anormale de la cavité buccale vers le nasopharynx, avec un enrichissement notable chez les patients atteints de NPC.

Validation des microbes : Fusobacterium nucleatum et Prevotella intermedia ont été confirmés par des méthodes basées sur la culture et l'identification de souches clonales.

Preuves méta-transcriptomiques : Les analyses méta-transcriptomiques des biopsies nasopharyngées ont corroboré la présence de ces microbes au sein du tissu tumoral, suggérant une influence sur le microenvironnement local et les réponses cytokiniques.

Association avec le virus d'Epstein-Barr : Une corrélation significative a été observée entre ces microbes et la charge virale du virus d'Epstein-Barr (EBV) au sein du nasopharynx, indiquant une relation dose-réponse accrue.

Fig. 1 : L'association entre les microbes transloqués par voie orale et l'infection par le VEB dans le nasopharynx.

ConclusionCette étude établit que les microbes buccaux peuvent migrer vers le nasopharynx et infiltrer les tumeurs, influençant ainsi le microenvironnement tumoral et corrélant avec l'infection par le virus Epstein-Barr (EBV).

Cette recherche souligne la pertinence du microbiote oral dans la pathogénie du carcinome nasopharyngé, justifiant des investigations supplémentaires sur leurs rôles dans l'oncogenèse et la modulation immunitaire locale.

Enrichissement du microbiote oral dans les précursors kystiques précoces du cancer du pancréas invasif

Publié dans : Gut

Facteur d'impact : 23

Technique : Diversité Microbienne Complète de l'ARNr 16S

Résumé

La présente étude examine les communautés microbiennes potentielles présentes dans les tumeurs kystiques pancréatiques (TCP) d'une cohorte de patients chirurgicaux. Un total de 105 patients présentant des tumeurs kystiques pancréatiques suspectées ont été inclus dans l'analyse, en se concentrant sur les caractéristiques microbiologiques de ces lésions.

Résultats

Évaluation microbienne : Des élévations significatives de la charge en ADN bactérien et du marqueur inflammatoire interleukine-1 bêta (IL-1β) ont été observées dans le liquide kystique dérivé de néoplasmes mucineux papillaires intraductaux (IPMN) présentant une dysplasie de haut grade et un carcinome, par rapport aux patients non-IPMN.

Enrichissement bactérien spécifique : Dans le liquide kystique des IPMN dysplasiques de haut grade, des taxons bactériens oraux, y compris Fusobacterium nucleatum et Granulicatella adiacens, ont été détectés simultanément et trouvés enrichis.

Correlations cliniques : L'augmentation de l'ADN bactérien dans le liquide kystique était corrélée à un antécédent de procédures endoscopiques invasives. Cette corrélation était indépendante de l'utilisation d'inhibiteurs de la pompe à protons (IPP) et d'antibiotiques.

Figure 2 : (A) Cladogram illustrant les résultats de l'analyse discriminante linéaire des tailles d'effet qui ont identifié 15 caractéristiques différemment abondantes parmi les classes diagnostiques (rouge=Cancer, orange=IPMN HGD, jaune=IPMN LGD). (B–G) Graphiques en violon affichant la distribution de l'abondance relative et la médiane des genres bactériens sélectionnés par groupe diagnostique, avec validation de la quantification du génome de Fusobacterium nucleatum par TaqMan qPCR.

Conclusion

Cette recherche met en évidence l'enrichissement du microbiote oral dans les précursors kystiques précoces du cancer du pancréas invasif, suggérant un lien potentiel entre la dysbiose microbienne et l'oncogenèse pancréatique. D'autres études sont nécessaires pour élucider les implications de ces résultats pour les stratégies de détection précoce et de traitement.

Le microbiote méconial partage plus de caractéristiques avec le microbiote du liquide amniotique qu'avec le microbiote fécal et vaginal maternels.

Publié dans : Gut Microbes

Facteur d'impact : 12,2

Technique : Séquençage microbien complet de l'ARNr 16S

Résumé

Cette étude examine les communautés microbiennes présentes dans le méconium et les échantillons maternels, y compris le liquide amniotique, les selles, le liquide vaginal et la salive, dans une cohorte de 39 paires mère-enfant. Les résultats éclairent les similitudes et les différences dans la composition microbienne à travers ces échantillons.

Résultats

Analyse d'échantillons : Un total de 39 paires mère-nourrisson ont été analysées, en se concentrant sur le microbiote présent dans le méconium et divers échantillons maternels.

Analyse de la diversité : Les analyses de diversité alpha et bêta ont révélé des caractéristiques distinctes des communautés microbiennes spécifiques à chaque type d'échantillon.

Identification des genres dominants : Les genres prédominants identifiés étaient les suivants :

Liquide amniotique : Lactobacillus et Campylobacter.

Échantillons vaginaux : Bacillus et Escherichia/Shigella.

Fèces maternelles : Bacteroides et Faecalibacterium.

Échantillons de salive : Streptococcus et Salmonella.

Origines Microbiennes : Le microbiote du méconium a été trouvé comme provenant de plusieurs sites maternels, avec plusieurs unités taxonomiques opérationnelles (UTO) partagées entre les échantillons maternels. Notamment, le microbiote du liquide amniotique a exercé la plus grande influence sur la composition du microbiote du méconium.

Figure 3 : Prédiction de l'origine maternelle du microbiote méconial par analyse de dyades.

Conclusion

Ces résultats suggèrent que le microbiote méconial ressemble davantage au microbiote du liquide amniotique qu'au microbiote fécal et vaginal maternel, indiquant une interaction complexe des communautés microbiennes pendant la période périnatale. D'autres recherches sont nécessaires pour explorer les implications de ces interactions microbiennes pour la santé néonatale.

La modulation dirigée par les probiotiques du microbiote intestinal dépend du microbiome basal.

Publié dans : Gut Microbes

Facteur d'impact : 12,2

Technique : Analyse de la diversité microbienne en longueur complète de l'ARNr 16S

Résumé

Cette étude examine les effets de Lactobacillus casei Zhang (LCZ) sur le microbiote intestinal de 106 adultes en bonne santé provenant de six régions d'Asie. La modulation du microbiote intestinal par les probiotiques dépend de la composition de base du microbiome, montrant des variations régionales.

Résultats

Cohorte d'étude : Un total de 106 adultes en bonne santé provenant de six régions asiatiques différentes ont été recrutés pour analyser l'impact du LCZ sur le microbiote intestinal.

Dépendance de la composition du microbiote : L'influence du LCZ sur la composition microbienne a été trouvée en étroite corrélation avec le microbiote intestinal de base des participants, présentant des différences régionales significatives.

Effets sur l'abondance microbienne : La consommation de LCZ a entraîné une augmentation de l'abondance relative des bactéries bénéfiques tout en inhibant la croissance des bactéries nuisibles. De plus, des changements dans le type de microbiote intestinal ont été observés chez certains participants, entraînant une élévation de l'abondance des bactéries lactiques.

Améliorations métaboliques : il a été démontré que le LCZ améliore le métabolisme microbien des phosphates, les systèmes de transport des acides aminés et la biosynthèse de l'isoleucine, tout en réduisant simultanément la biosynthèse des lipopolysaccharides (LPS).

Figure 4. Effet de la consommation du probiotique LCZ sur les LAB intestinaux des participants de six régions.

Conclusion

Les résultats indiquent que la modulation du microbiote intestinal dirigée par des probiotiques est significativement influencée par la composition du microbiome de base. Cela souligne l'importance des interventions probiotiques personnalisées en fonction des profils microbiens individuels pour optimiser les résultats de santé. Des recherches supplémentaires sont recommandées pour explorer les implications de ces résultats dans des populations diverses.

Détection haute résolution de la translocation de bactéries buccales vers l'intestin

Publié dans : Journal of Dental Research

Facteur d'impact : 5,7

Technique : Séquençage complet de l'ARNr 16S

Résumé

L'enrichissement aberrant du microbiote oral dans le tractus gastro-intestinal représente une altération significative de l'équilibre microbien intestinal. Il est hypothétiquement suggéré que ces microorganismes pourraient être transloqués par la salive et les aliments ; cependant, les preuves soutenant la transmission microbienne bucco-intestinale restent insuffisantes et nécessitent des recherches supplémentaires.

Résultats

Cohorte d'étude : L'étude a inclus 144 participants d'une communauté de xx Town, au Japon, provenant de divers groupes d'âge. Des échantillons de salive et de selles ont été collectés pour un séquençage de diversité microbienne 16S à pleine longueur et haute résolution.

Différences de composition microbienne : Une distinction marquée a été observée dans la composition bactérienne entre la salive et le microbiote intestinal. Néanmoins, chez 72,9 % des participants, au moins un variant de séquence d'amplicon (ASV) était partagé entre la salive et le microbiote intestinal.

Partage Proportionnel des ASVs : Les ASVs partagés constituaient entre 0,0 % et 63,1 % (médiane 0,14 %) du microbiote intestinal par participant, avec des représentations notables de Streptococcus salivarius et Streptococcus parasanguinis. Les participants âgés ont montré une abondance relative totale de ces bactéries significativement plus élevée, corrélant avec une accumulation accrue de plaque dentaire.

Abondance des ASV partagés : Parmi les microbiotes intestinaux contenant des ASV partagés avec une abondance de ≥5 %, les proportions de Streptococcus, Lactobacillus et Klebsiella étaient notablement élevées, tandis que celles de Faecalibacterium, Pseudomonas, Mucispirillum et Parabacteroides étaient diminuées.

Figure 5. Composition du microbiote intestinal associée à l'enrichissement des bactéries buccales.

Signification des résultatsCette étude à haute résolution fournit des preuves de la translocation des bactéries buccales dans l'intestin chez des adultes vivant en communauté. Un taux d'occupation des ASV partagés significativement plus élevé a été identifié chez les participants âgés, indiquant que l'enrichissement des bactéries buccales dans l'intestin est une altération liée à l'âge.

Conclusion

L'application de séquençage de la diversité microbienne en longueur complète dans les études de cohortes médicales facilite une résolution améliorée dans la découverte d'espèces. En identifiant des microorganismes au niveau des espèces enrichis dans des groupes malades et en corroborant les résultats par la culture expérimentale, les chercheurs peuvent identifier plus précisément les microbes associés à diverses maladies. Cette approche peut également éclaircir les mécanismes d'interaction entre des microbes spécifiques et leur hôte, faisant ainsi progresser notre compréhension des implications sanitaires liées au microbiote.

Références :

1. Liao Y, Wu YX, Tang M, Chen YW, Xie JR, Du Y, Wang TM, He YQ, Xue WQ, Zheng XH, Liu QY, Zheng MQ, Jia YJ, Tong XT, Zhou T, Li XZ, Yang DW, Diao H, Jia WH. Translocation de microbes de la cavité buccale vers le carcinome nasopharyngé chez les patients. Nat Commun2024 fév 22;15(1):1645. doi: 10.1038/s41467-024-45518-2.
2. Gaiser RA, Halimi A, Alkharaan H, Lu L, Davanian H, Healy K, Hugerth LW, Ateeb Z, Valente R, Fernández Moro C, Del Chiaro M, Sällberg Chen M. Enrichissement du microbiote oral dans les précursors kystiques précoces du cancer du pancréas invasif. Bien. 2019 déc;68(12):2186-2194. doi: 10.1136/gutjnl-2018-317458.
3. He Q, Kwok LY, Xi X, Zhong Z, Ma T, Xu H, Meng H, Zhao F, Zhang H. Le microbiote du méconium partage plus de caractéristiques avec le microbiote du liquide amniotique qu'avec le microbiote fécal et vaginal maternel. Microbes intestinaux2020 Nov 9;12(1):1794266. doi: 10.1080/19490976.2020.1794266.
4. Hou Q, Zhao F, Liu W, Lv R, Khine WWT, Han J, Sun Z, Lee YK, Zhang H. La modulation du microbiote intestinal dirigée par des probiotiques dépend du microbiome de base. Microbes intestinaux2020 Nov 9;12(1):1736974. doi: 10.1080/19490976.2020.1736974.
5. Kageyama S, Sakata S, Ma J, Asakawa M, Takeshita T, Furuta M, Ninomiya T, Yamashita Y. Détection à haute résolution de la translocation de bactéries buccales vers l'intestin. J Dent Res. 2023 juil;102(7):752-758. doi: 10.1177/00220345231160747.