Estudo de microbiomas avícolas: como a metagenômica pode ajudar?

Transcrição

1 Estudo de microbiomas avícolas: como a metagenômica pode ajudar? Dra. Adriana Giongo Coordenadora do Laboratório de Geobiologia - IPR Novembro, 2016

2 Agenda 1 Microbiomas - humano - aves 2 Comunidades microbianas 3 Metagenômica / metabarcoding 4 Sequenciamento de alto desempenho

3 Microbiomas Microbiota: comunidade microbiana associada a um ser vivo ou ambiente CéLULAS GENES MICROBIANAS MICROBIANOS ~ 100 ~ TRILHõES (~ (~ 70-90%) 99%) Microbioma: catálogo desses microrganismos e seus genes Células GENES humanas HUMANOS ~ 30 trilhões ~

4 Microbiomas Inicio do Projeto Microbioma Humano Gill et al.: primeira análise metagenômica do microbioma humano 2005 Leeuwenhoek: comparação dos microrganismos da boca e das fezes Metchnikoff: microbiota e sistema imunológico Probióticos Thomas Luckey: proporçao bactérias e células humanas 10 : Finalização do Projeto Genoma Humano 1990 Inicio do Projeto Genoma Humano 2003

5 Microbiomas espécies acondicionamento idade dieta body sites doenças

6 Microbioma avícola body sites Sistema respiratório Sistema reprodutivo Sistema digestório Pele / penas

7 Cecum Ileum Microbioma avícola idade 7 dias 35 dias [modificado de Pourabedin e Zhao (2015) FEMS Microbiology Letters]

8 Microbioma avícola idade Diluent-Control (DC); Diluent-Probiotic (DP); Vaccine-Control (VC); and Vaccine-Probiotic (VP). [Ballou et al. (2016) Frontiers in Veterinary Sciences]

9 Microbioma avícola espécies [Waiter e Taylor (2014) Frontiers in Microbiology]

10 Microbioma avícola acondicionamento [Nordentoft et al. (2011) BMC Microbiology]

11 Microbioma avícola dieta [Waite e Taylor (2015) Frontiers in Microbiology]

12 Microbioma avícola doenças Marek s disease virus [Perumbakkam et al. (2014) FEMS Microbiology Ecology]

13 Microbiomas Fontes de variação dos microbiomas Espaço (habitat, body site) Individuo Saúde Genética do hospedeiro Tempo de vida Exposição ambiental Dieta Distúrbios químicos / mecânicos Geografia Outros hospedeiros [Relman (2002) Nature Genetics]

14 Microbiomas PROTEÇÃO Desalocação de patógenos Competição por nutrientes Competição por receptores Produção de antimicrobianos Bactéria comensal ESTRUTURA Fortificação de barreiras Indução de IgA Fortificação das tight junctions Desenvolvimento do sistema imune METABOLISMO Controle da diferenciação e proliferação do celular epitelial Metabolismo de moléculas carcinogênicas Síntese de vitaminas Fermentação de moléculas não digestíveis Absorção de ions Muco [Grehnam et al. (2011) Frontiers in Physiology]

15 Microbioma (disbiose) Equilíbrio imunológico Simbiontes Comensais Patobiontes Regulação Inflamação Desquilíbrio imunológico Patógenos Regulação Inflamação [Round and Mazmanian (2009) Nature Reviews Immunology]

16 Microbiomas [Pourabedin e Zhao (2015) FEMS Microbiology Letters]

17 Como estudar essas comunidades microbianas complexas?

18 [Adaptado de QUEM está lá? COMO estão fazendo? O QUE estão fazendo?

19 [Adaptado de Handelsman et al. (2012)] Comunidades microbianas Como acessar a diversidade microbiana? Isolamento de DNA diretamente do ambiente Metagenômica pode, em teoria, acessar 100% dos microrganismos em um ambiente Isolamento e cultivo Morfologia, fisiologia, DNA Técnicas de cultivo e genômica tradicionais podem acessar, até o momento, ~ 1% dos microrganismos de um ambiente

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21 Metagenômica METAGENÔMICA (shotgun) Estimar a diversidade microbiana, permitindo o estudo dos genomas em uma comunidade; Identificar genes funcionais e/ou novas vias metabólicas; Compreender a dinâmica da população de uma comunidade ou processo. METABARCODING (amplicon) Subset de um metagenoma Estudo de genes marcadores (16S, 18S, ITS, COI) Identificar diferentes grupos taxonômicos e comparar diferentes comunidades

22 Sequenciamento de alto desempenho Next generation sequencing (NGS) High-throughput sequencing Flow cell sequencing Sequenciamento paralelo massivo (MPS) Sequenciamento profundo Sequenciamento por síntese Sequenciamento de alto desempenho Sequenciamento de DNA e RNA mais rápido e com baixo custo, comparado a tecnologia de sequenciamento por capilar (Sanger).

23 Metagenômica DNA genômico TOTAL [Simon and Roychowdhury (2013) Nature Reviews Drugs Discovery]

24 Metagenômica [Ji and Nelson (2015) Frontiers in Genetics]

25 Metagenômica - viroma [Day et al. (2015) PLoS ONE]

26 Metagenômica resistoma [Penders et al. (2013) Frontiers in Microbiology]

27 Microbioma (aves) [Waite e Taylor (2015) Frontiers in Microbiology]

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30 Obrigada