Investigando la Composición Viral en Muestras del Microbioma Intestinal

Los virus son agentes biológicos súper pequeñitos que están por todas partes en la Tierra. Juegan un papel clave en el microbioma intestinal, que es la colección de microbios que viven en nuestros intestinos. De hecho, la cantidad de virus en el intestino humano puede llegar a ser tan alta como un billón, lo que es similar a la cantidad de bacterias. Aunque hay un montón de virus, el peso total de su material genético en el intestino es sorprendentemente pequeño, alrededor de 50 microgramos. Esta cantidad tan chiquita puede hacer que sea complicado estudiar los virus, especialmente en muestras que no tienen mucha diversidad, como las que se toman de recién nacidos.

Un gran desafío al estudiar estos virus es separar las señales reales de las muestras de la Contaminación no intencionada del ambiente. Este problema ha sido tema de discusión recientemente, particularmente en lo que respecta al microbioma de la placenta y la sangre. Para asegurar precisión, es fundamental incluir Controles Negativos (CNs) en cada etapa del procesamiento de muestras. Algunas de las mejores prácticas en este campo incluyen secuenciar los CNs junto con las muestras y filtrar las secuencias encontradas en los CNs durante el análisis de datos. Sin embargo, aún hay mucho que aprender sobre cómo la contaminación afecta las muestras de viroma y cómo limpiarlas efectivamente.

#Explorando la Composición Viral en Controles Negativos

El objetivo principal de las investigaciones recientes fue examinar la composición viral en los CNs, observar cómo la contaminación ambiental afecta las muestras, especialmente aquellas con bajos niveles de virus, y determinar qué nivel de detalle se necesita para limpiar las muestras de viroma. La investigación utilizó datos de varios estudios previos centrados en viromas de la primera infancia que habían realizado procedimientos específicos para enriquecer partículas similares a virus y habían hecho sus datos disponibles públicamente. Estos estudios incluyeron 1,321 Muestras Biológicas, la mayoría de bebés, y 55 CNs, lo que permitió a los investigadores identificar un gran número de posibles secuencias virales.

El equipo de investigación primero quería ver si características específicas de las muestras podrían ayudar a distinguir los CNs de las muestras biológicas. Miraron aspectos como el número de lecturas, secuencias reconstruidas, la completud de los genomas virales y su diversidad. Sin embargo, no encontraron diferencias significativas entre los CNs y las muestras biológicas para ninguna de estas características. Aunque dos estudios mostraron diferencias notables en riqueza y diversidad al ser examinados por separado, los resultados no fueron lo suficientemente consistentes como para sacar conclusiones sólidas.

#Diferencias en la Composición del Viroma

Luego, el equipo de investigación investigó si había diferencias en la composición de viromas entre los CNs y las muestras biológicas. Categorizaron las unidades taxonómicas operacionales virales (vOTUs) según el tipo de ácido nucleico encontrado en los virus. Descubrieron que los CNs tenían una menor proporción de virus ssDNA en comparación con las muestras de fuentes biológicas. Además, había menos virus RNA en algunos estudios que en los CNs. Notablemente, la mayoría de los virus encontrados en los CNs eran procariotas, lo que significa que afectaban principalmente a las bacterias, y este hallazgo se alineó con investigaciones anteriores.

Los investigadores también examinaron los tipos de virus presentes en los CNs para determinar si coincidían con los típicamente encontrados en muestras intestinales humanas. Encontraron que los CNs contenían virus que a menudo estaban asociados con el microbiota intestinal, incluidos tipos comunes como Bacteroides y Escherichia. Esto sugiere que los virus presentes en los CNs son similares a los que típicamente se encuentran en nuestros intestinos.

#Superposición de Virus en Diferentes Estudios

La siguiente pregunta que se hicieron los investigadores fue si los CNs de diferentes estudios contenían virus superpuestos. Notaron que, aunque ninguno de los vOTUs era común a todos los estudios, algunos se compartían entre algunos estudios, destacando cierto grado de consistencia en los virus detectados. Sin embargo, muchos de los vOTUs eran únicos de estudios individuales. Esta distinción probablemente refleja variaciones en los entornos donde se recogieron las muestras o cómo se procesaron las muestras.

Luego, los investigadores analizaron la contaminación en las muestras biológicas observando sus vOTUs compartidos con los CNs. Sorprendentemente, encontraron que solo un pequeño porcentaje de las muestras biológicas no compartía ningún vOTU con los CNs. Una porción significativa compartía mucho de su composición con los CNs, lo que indica que la contaminación es un fenómeno común. La superposición entre estas muestras sugiere que los niveles de contaminación podrían estimarse utilizando la compartición de vOTUs con CNs de otros estudios.

#Examinando la Contaminación en Diferentes Tipos de Muestras

El equipo de investigación quería descubrir si la contaminación variaba entre muestras maternas y las de los bebés, así como con diferentes edades de los infantes. En los estudios donde estaban disponibles ambos tipos de muestras, encontraron que los bebés compartían un mayor porcentaje de vOTUs con los CNs que las madres. Curiosamente, el nivel de contaminación parecía disminuir a medida que los bebés crecían, lo que fue particularmente fuerte en un estudio longitudinal.

La baja diversidad en las muestras intestinales de los bebés las hace más propensas a la contaminación, por lo que es fundamental entender mejor este aspecto para futuras investigaciones. Los investigadores encontraron que los virus presentes en los CNs eran similares a los encontrados en el intestino, llevándolos a examinar si la superposición realmente indicaba contaminación o simplemente reflejaba similitudes virales más amplias.

#Importancia de la Descontaminación a Nivel de Estrain

Para investigar mejor estas superposiciones, los investigadores se enfocaron en las cepas de virus para determinar si realmente compartían cepas similares con sus CNs. Encontraron que un número considerable de vOTUs compartidos entre los CNs y las muestras biológicas tenía diferencias distintivas de cepas, lo cual probablemente representaba señales biológicas precisas. Esto llevó al equipo a sugerir que la descontaminación debería hacerse a nivel de cepa en lugar de a nivel de vOTU para una mejor precisión.

Después de aplicar la limpieza a nivel de cepa, los investigadores notaron una ligera disminución en la riqueza de vOTUs entre las muestras afectadas por los CNs. Los vOTUs compartidos con CNs disminuyeron significativamente, reforzando su sugerencia para la descontaminación a nivel de cepa.

#Conclusión e Implicaciones para Futuras Investigaciones

En resumen, los hallazgos destacan un alto grado de similitud entre los CNs y las muestras biológicas en términos de características ecológicas y genómicas esenciales. Aunque había muchas cualidades superpuestas, la mayoría de los virus compartidos representaban diferentes cepas. Esto indica la importancia de realizar la descontaminación a nivel de cepa, ya que puede preservar características cruciales de las muestras.

La diversidad de composiciones de CNs indica diferencias entre los entornos de estudio. Sin embargo, la correlación en la compartición de vOTUs de muestra con CNs de varios estudios muestra un método útil para estimar niveles de contaminación en estudios que carecen de CNs. La contaminación en los datos de viroma es un problema inevitable, por lo que es necesario utilizar CNs de diversas fuentes y etapas de procesamiento para futuros estudios. Esto es especialmente significativo para examinar viromas de la primera infancia, ya que las muestras tomadas más cerca del nacimiento muestran una mayor tendencia a la contaminación.

#Resumen de los Montajes de Estudio

Varios estudios contribuyeron a esta comprensión general de los viromas en la primera infancia. Cada uno tuvo un montaje y enfoque diferente, incluyendo el seguimiento longitudinal de parejas madre-bebé, muestreos de diversas edades en hospitales y la examen específico de las primeras heces de los bebés. Todos estos aspectos combinados construyen una imagen completa del paisaje del viroma, empujando los límites de nuestro conocimiento en esta área.

La investigación sobre virus en el intestino es vital ya que puede arrojar luz sobre diversos problemas de salud y la importancia de la exposición microbiana temprana. A medida que nuestra comprensión crece, también lo hace el potencial para mejorar los resultados de salud a través del estudio cuidadoso de estos entidades biológicas.