Virome e microbioma intestinale

Quando si parla di microbioma intestinale, la maggior parte delle persone pensa innanzitutto ai batteri. In realtà, tuttavia, il microbioma umano è composto da molto più di semplici microrganismi batterici¹.

L'ecosistema intestinale comprende anche:

• Batteri
• Funghi
• Virus
• Batteriofagi
• Archei

La collezione di virus all'interno del microbioma è definita virome².

Negli ultimi anni, la ricerca ha iniziato a comprendere che i virus possono anche svolgere un ruolo importante all'interno degli ecosistemi microbici.

Cos'è il virome?

Il virome comprende tutti i componenti virali all'interno di una comunità microbica³.

Questo include:

• Virus che infettano le cellule umane
• Batteriofagi che infettano i batteri
• Frammenti genetici virali all'interno del microbioma

Particolarmente interessante:

Il virome intestinale è estremamente complesso e altamente individuale. Molte sequenze virali all'interno dell'intestino umano rimangono tuttora non caratterizzate scientificamente⁴.

Il microbioma intestinale è composto da molto più di semplici batteri

La moderna ricerca sul microbioma mostra sempre più che le comunità batteriche interagiscono strettamente con i componenti virali⁵.

In particolare, i batteriofagi possono svolgere un ruolo importante in:

• Stabilità microbica
• Diversità batterica
• Dinamiche di resistenza
• Interazioni microbiche

Di conseguenza, il virome sta diventando un'area sempre più importante della moderna ricerca sul microbioma.

Virus a DNA e virus a RNA

I virus differiscono fondamentalmente per la loro struttura genetica.

Alcuni virus contengono:

• DNA come materiale genetico
• RNA come materiale genetico

Questa distinzione è particolarmente importante per le moderne tecnologie di sequenziamento.

In Bactera, utilizziamo il sequenziamento shotgun del DNA. Pertanto, analizziamo principalmente i componenti del microbioma a base di DNA⁶.

È importante comprendere:

Molti virus intestinali ben noti sono virus a RNA. Questi vengono rilevati solo parzialmente, o non rilevati affatto, attraverso il solo sequenziamento del DNA.

Ciò significa:

Un test del microbioma a base di DNA non rappresenta il virome umano completo.

Quali componenti virali possono essere analizzati?

Utilizzando il moderno sequenziamento shotgun del DNA, è possibile analizzare vari componenti virali a base di DNA⁷.

Questi includono, ad esempio:

• Alcuni adenovirus
• Sequenze associate ai batteriofagi
• Virus a DNA all'interno delle comunità microbiche

Gli adenovirus sono tra i virus a DNA più noti nell'uomo.

Alcuni tipi di adenovirus possono essere associati a sintomi gastrointestinali⁸.

È importante:

La rilevazione del DNA virale non indica automaticamente un'infezione attiva o una malattia.

I risultati sono destinati all'interpretazione scientifica e didattica dei modelli microbici.

Perché il virome è scientificamente interessante?

Il virome è attualmente uno dei campi di ricerca in più rapida crescita all'interno della scienza del microbioma⁹.

Gli scienziati stanno indagando intensamente:

• Come i virus influenzano le comunità batteriche
• Come i fagi interagiscono con il resistoma
• Come il virome differisce tra gli individui
• Come la dieta e i fattori ambientali possono influenzare il virome

Particolarmente affascinante:

Molte sequenze virali all'interno dell'intestino umano rimangono tuttora sconosciute alla scienza¹⁰.

Il nostro approccio in Bactera

In Bactera, utilizziamo la moderna metagenomica shotgun e la bioinformatica scientifica.

Con il nostro approccio Microbiome 360°, analizziamo:

Area	Cosa viene analizzato
Diversità batterica	Diversità alfa e stabilità microbica
Geni di resistenza	Modelli genetici associati alla resistenza
Funghi e lieviti	Vari componenti del micobioma
Virome	Sequenze virali a base di DNA
Fagi	Componenti associati ai batteriofagi

È importante comprendere:

Poiché utilizziamo il sequenziamento del DNA, molti virus intestinali a RNA non vengono rilevati completamente.

L'analisi è destinata all'interpretazione scientifica e didattica dei modelli microbici e non sostituisce la diagnostica virale medica.

Conclusione

Il microbioma intestinale umano è composto non solo da batteri, ma anche da un'altamente complessa diversità di componenti virali.

Il virome sta diventando ora uno dei campi più entusiasmanti della moderna ricerca sul microbioma.

Utilizzando il moderno sequenziamento shotgun del DNA, è possibile analizzare determinati componenti virali a base di DNA, inclusi adenovirus e sequenze associate ai batteriofagi.

Allo stesso tempo, è importante comprendere che molti virus intestinali sono virus a base di RNA e sono pertanto rilevati solo parzialmente attraverso il solo sequenziamento del DNA.

È esattamente per questo che la ricerca sul virome si sta evolvendo così dinamicamente e fornisce continuamente nuove intuizioni sul microbioma umano.

Riferimenti scientifici

1. Almeida A, Nayfach S, Boland M et al. A unified catalog of reference genomes from the human gut microbiome. Nature Biotechnology. 2021.
2. Shkoporov AN, Hill C. Bacteriophages of the human gut. Cell Host & Microbe. 2021.
3. Gregory AC, Zablocki O, Howell A et al. The human gut virome database. Cell Host & Microbe. 2022.
4. Camarillo Guerrero LF, Almeida A, Rangel P et al. Massive expansion of human gut bacteriophage diversity. Cell. 2021.
5. Sutton TDS, Hill C. Gut bacteriophage communities in human health and disease. Viruses. 2021.
6. Quince C, Walker AW, Simpson JT et al. Shotgun metagenomics from sampling to analysis. Nature Biotechnology. 2021.
7. Aggarwala V, Liang G, Bushman FD. Viral communities of the human gut. Annual Review of Virology. 2021.
8. Lynch JP, Kajon AE. Adenovirus epidemiology pathogenesis and clinical disease. Journal of Clinical Microbiology. 2021.
9. Liang G, Bushman FD. The human virome in health and disease. Nature Reviews Microbiology. 2021.
10. Gregory AC, Zayed AA, Conceição Neto N et al. Marine DNA viral macro and microdiversity from pole to pole. Cell. 2021.
11. Knight R, Vrbanac A, Taylor BC et al. Best practices for analysing microbiomes. Nature Reviews Microbiology. 2022.