Viroom & Darmmicrobioom

Wanneer mensen het darmmicrobioom bespreken, denken de meeste mensen in eerste instantie aan bacteriën. In werkelijkheid bestaat het menselijke microbioom echter uit veel meer dan alleen bacteriële micro-organismen¹.

Het darm-ecosysteem omvat ook:

• Bacteriën
• Schimmels
• Virussen
• Bacteriofagen
• Archaea

De verzameling virussen binnen het microbioom wordt het viroom genoemd².

De afgelopen jaren is in het onderzoek steeds meer duidelijk geworden dat virussen ook een belangrijke rol kunnen spelen binnen microbiële ecosystemen.

Wat is het viroom?

Het viroom omvat alle virale componenten binnen een microbiële gemeenschap³.

Dit omvat:

• Virussen die menselijke cellen infecteren
• Bacteriofagen die bacteriën infecteren
• Virale genetische fragmenten binnen het microbioom

Bijzonder interessant:

Het darmviroom is uiterst complex en sterk individueel verschillend. Veel virale sequenties in de menselijke darmen zijn tot op de dag van vandaag wetenschappelijk nog niet gekarakteriseerd⁴.

Het darmmicrobioom bestaat uit meer dan alleen bacteriën

Modern microbioomonderzoek toont steeds vaker aan dat bacteriële gemeenschappen nauw samenwerken met virale componenten⁵.

Bacteriofagen kunnen in het bijzonder een belangrijke rol spelen bij:

• Microbiële stabiliteit
• Bacteriële diversiteit
• Resistentiedynamiek
• Microbiële interacties

Daardoor wordt het viroom steeds belangrijker binnen het moderne microbioomonderzoek.

DNA-virussen en RNA-virussen

Virussen verschillen fundamenteel in hun genetische structuur.

Sommige virussen bevatten:

• DNA als genetisch materiaal
• RNA als genetisch materiaal

Dit onderscheid is vooral belangrijk voor moderne sequencingtechnologieën.

Bij Bactera gebruiken we shotgun DNA-sequencing. Daarom analyseren we voornamelijk de DNA-gebaseerde componenten van het microbioom⁶.

Belangrijk om te begrijpen:

Veel bekende darmvirussen zijn RNA-virussen. Deze worden via pure DNA-sequencing slechts gedeeltelijk of helemaal niet gedetecteerd.

Dit betekent:

Een DNA-gebaseerde microbioomtest is geen volledige weergave van het menselijke viroom.

Welke virale componenten kunnen worden geanalyseerd?

Met moderne shotgun DNA-sequencing kunnen verschillende DNA-gebaseerde virale componenten worden geanalyseerd⁷.

Deze omvatten onder meer:

• Bepaalde adenovirussen
• Sequenties die verband houden met bacteriofagen
• DNA-virussen binnen microbiële gemeenschappen

Adenovirussen behoren tot de bestbekende DNA-virussen bij mensen.

Sommige typen adenovirussen kunnen verband houden met gastro-intestinale symptomen⁸.

Belangrijk:

De detectie van viraal DNA wijst niet automatisch op een actieve infectie of ziekte.

De resultaten zijn bedoeld voor de wetenschappelijke en educatieve interpretatie van microbiële patronen.

Waarom is het viroom wetenschappelijk interessant?

Het viroom is momenteel een van de snelstgroeiende onderzoeksgebieden binnen de microbiomwetenschap⁹.

Wetenschappers onderzoeken intensief:

• Hoe virussen bacteriële gemeenschappen beïnvloeden
• Hoe fagen interageren met de resistoom
• Hoe het viroom tussen individuen verschilt
• Hoe dieet en omgevingsfactoren het viroom kunnen beïnvloeden

Bijzonder fascinerend:

Veel virale sequenties in de menselijke darmen zijn tot op de dag van vandaag wetenschappelijk nog onbekend¹⁰.

Onze aanpak bij Bactera

Bij Bactera gebruiken we moderne shotgunmetagenomics en wetenschappelijke bio-informatica.

Met onze Microbioom 360°-aanpak analyseren we:

Gebied	Wat wordt geanalyseerd
Bacteriële diversiteit	Alfadiversiteit en microbiële stabiliteit
Resistentiegenen	Genetische patronen die verband houden met resistentie
Schimmels & gisten	Verschillende componenten van de mycobioom
Viroom	DNA-gebaseerde virale sequenties
Fagen	Componenten die verband houden met bacteriofagen

Belangrijk om te begrijpen:

Omdat we DNA-sequencing gebruiken, worden veel RNA-virussen in de darmen niet volledig gedetecteerd.

De analyse is bedoeld voor de wetenschappelijke en educatieve interpretatie van microbiële patronen en vervangt geen medische virale diagnostiek.

Conclusie

Het menselijke darmmicrobioom bestaat niet alleen uit bacteriën, maar ook uit een uiterst complexe diversiteit aan virale componenten.

Het viroom wordt nu een van de meest spannende gebieden binnen het moderne microbioomonderzoek.

Met moderne shotgun DNA-sequencing kunnen bepaalde DNA-gebaseerde virale componenten, waaronder adenovirussen en sequenties die verband houden met bacteriofagen, worden geanalyseerd.

Tegelijkertijd is het belangrijk om te begrijpen dat veel darmvirussen RNA-gebaseerde virussen zijn en daarom via alleen DNA-sequencing slechts gedeeltelijk worden gedetecteerd.

Dit is precies de reden waarom viroomonderzoek momenteel zo dynamisch evolueert en continu nieuwe inzichten in het menselijke microbioom biedt.

Wetenschappelijke bronnen

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.