Polacy i Estończycy odkryli błąd mogący zniekształcać wyniki badań mikrobiomu jelitowego

Mikrobiom jelitowy, sekwencjonowanie DNA i analiza funkcji mikroorganizmów mogą być bardziej podatne na błędy, niż dotąd sądzono. Badacze z Uniwersytetu Jagiellońskiego, Centrum Sano Medycyny Obliczeniowej oraz Uniwersytetu w Tartu wykazali, że już na etapie przygotowania próbek można utracić część kluczowych danych. Wyniki opublikowane w czasopiśmie mSystems pokazują, że problem może dotyczyć m.in. wykrywania genów związanych z opornością na antybiotyki.

Zespół naukowców z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, Centrum Sano Medycyny Obliczeniowej w Krakowie oraz Uniwersytetu w Tartu przeanalizował 1351 próbek mikrobiomu jelitowego pochodzących z Estońskiego Biobanku.

Celem było sprawdzenie, czy dwie popularne technologie wykorzystywane do sekwencjonowania DNA – Illumina i MGI – dostarczają porównywalnych wyników. To jedno z największych badań tego typu przeprowadzonych do tej pory.

Jak wyjaśnił dr hab. Paweł P. Łabaj, prof. UJ, zainteresowanie badaniami nad mikrobiomem jelitowym stale rośnie. Naukowcy chcą wykorzystywać te dane m.in. do diagnozowania chorób, monitorowania zdrowia oraz rozwoju medycyny spersonalizowanej.

Analiza wykazała, że obie platformy bardzo dobrze radzą sobie z identyfikacją mikroorganizmów obecnych w jelitach.

Badacze ustalili, że ponad 92 proc. gatunków zostało wykrytych przez obie technologie. Nie odnotowano również istotnych różnic w pomiarach różnorodności mikroorganizmów.

Oznacza to, że dane pochodzące z różnych platform mogą być łączone w badaniach skupiających się na składzie gatunkowym mikrobiomu.

Znacznie większe różnice zaobserwowano podczas badania funkcji biologicznych mikroorganizmów.

Chodziło między innymi o ocenę obecności określonych ścieżek metabolicznych czy genów odpowiedzialnych za oporność na antybiotyki. W tych analizach wyniki uzyskane na różnych platformach nie były już tak spójne.

Co ważne, źródłem problemu nie okazały się same urządzenia do sekwencjonowania, lecz sposób przygotowania materiału do badania.

Szczególną uwagę badaczy zwróciło multipleksowanie, czyli jednoczesne sekwencjonowanie wielu próbek podczas jednego przebiegu aparatury.

Takie rozwiązanie pozwala obniżyć koszty badań, jednak może prowadzić do zmniejszenia liczby unikalnych fragmentów DNA przypadających na pojedynczą próbkę. W efekcie część rzadko występujących genów może pozostać niewykryta.

To szczególnie istotne w przypadku genów związanych z opornością na antybiotyki oraz innych cech mających znaczenie dla zdrowia publicznego.

Pierwsza autorka publikacji, dr Kinga Zielińska, podkreśliła znaczenie odkrycia dla przyszłych badań nad mikrobiomem.

Zdaniem autorów rozwój zastosowań klinicznych mikrobiomu wymaga większej dbałości o jakość danych już na etapie projektowania badań.

Eksperci zwracają uwagę, że przyszłość badań nad mikrobiomem jelitowym wykracza daleko poza poznawanie składu bakterii obecnych w organizmie.

Według prof. Pawła P. Łabaja kluczowe decyzje podejmowane są już na początku procesu badawczego. Jak zaznaczył:

Wnioski z badania mogą wpłynąć na sposób projektowania przyszłych projektów dotyczących mikrobiomu jelitowego, sekwencjonowania DNA i monitorowania oporności na antybiotyki.