Investigando a Composição Viral em Amostras do Microbioma Intestinal

Vírus são agentes biológicos minúsculos que são super comuns na Terra. Eles têm um papel crucial no microbioma intestinal, que é a coleção de micróbios que vivem nos nossos intestinos. Na real, o número de vírus no intestino humano pode chegar a um trilhão, meio que igual ao número de bactérias. Apesar de ter muitos vírus, o peso total do material genético deles no intestino é bem pequeno, cerca de 50 microgramas. Essa quantidade pequena torna difícil estudar vírus, especialmente em amostras que não têm muita diversidade, como as de recém-nascidos.

Um grande desafio ao estudar esses vírus é separar os sinais reais das amostras da Contaminação indesejada do ambiente. Esse problema tem sido assunto de discussão recentemente, principalmente em relação ao microbioma da placenta e do sangue. Pra garantir precisão, é super importante incluir Controles Negativos (CNs) em cada etapa do processamento das amostras. Algumas das melhores práticas nessa área incluem sequenciar os CNs junto com as amostras e filtrar sequências que aparecem nos CNs durante a análise de dados. Mas ainda tem muito pra aprender sobre como a contaminação afeta as amostras de viroma e como limpá-las de forma eficaz.

#Explorando a Composição Viral nos Controles Negativos

O principal objetivo da pesquisa recente foi examinar a composição viral nos CNs, ver como a contaminação ambiental afeta as amostras, especialmente as com baixa quantidade de vírus, e descobrir qual nível de detalhe é necessário pra limpar as amostras de viroma. A pesquisa utilizou dados de vários estudos anteriores focados em viromas de início de vida que realizaram procedimentos específicos pra enriquecer partículas semelhantes a vírus e tornaram seus dados públicos. Esses estudos incluíram 1.321 Amostras Biológicas, em sua maioria de bebês, e 55 CNs, o que permitiu que os pesquisadores identificassem um número imenso de sequências potenciais de vírus.

A equipe de pesquisa queria primeiro ver se características específicas das amostras poderiam ajudar a diferenciar os CNs das amostras biológicas. Eles analisaram características como o número de leituras, sequências reconstruídas, a completude dos genomas virais e sua diversidade. No entanto, não encontraram diferenças significativas entre CNs e amostras biológicas para nenhuma dessas características. Embora dois estudos tenham mostrado diferenças notáveis em riqueza e diversidade quando examinados separadamente, os resultados não foram consistentes o suficiente pra tirar conclusões sólidas.

#Diferenças na Composição do Viroma

Em seguida, a equipe de pesquisa investigou se havia diferenças na composição dos viromas entre CNs e amostras biológicas. Eles classificaram unidades operacionais taxonômicas virais (vOTUs) com base no tipo de ácido nucleico encontrado nos vírus. Descobriram que os CNs tinham uma menor proporção de vírus ssDNA em comparação com amostras de fontes biológicas. Além disso, havia menos vírus RNA em alguns estudos do que nos CNs. Notavelmente, a maioria dos vírus encontrados nos CNs era procariótica, o que significa que eles afetavam principalmente as bactérias, e essa descoberta estava alinhada com pesquisas anteriores.

Os pesquisadores também examinaram os tipos de vírus encontrados nos CNs pra ver se combinavam com os que normalmente aparecem nas amostras do intestino humano. Eles descobriram que os CNs continham vírus frequentemente associados ao microbiota intestinal, incluindo tipos comuns como Bacteroides e Escherichia. Isso sugere que os vírus presentes nos CNs são parecidos com aqueles que normalmente encontramos nos nossos intestinos.

#Sobreposição de Vírus em Diferentes Estudos

A próxima pergunta que os pesquisadores fizeram foi se os CNs de diferentes estudos continham vírus sobrepostos. Eles notaram que, embora nenhum dos vOTUs fosse comum a todos os estudos, alguns eram compartilhados entre alguns estudos, destacando um certo grau de consistência nos vírus detectados. No entanto, muitos dos vOTUs eram únicos para estudos individuais. Essa distinção provavelmente reflete variações nos ambientes onde as amostras foram coletadas ou como as amostras foram processadas.

Os pesquisadores então analisaram a contaminação nas amostras biológicas olhando para seus vOTUs compartilhados com os CNs. Surpreendentemente, descobriram que apenas uma pequena porcentagem das amostras biológicas não compartilhava nenhum vOTU com os CNs. Uma parte significativa compartilhou muito de sua composição com os CNs, indicando que a contaminação é um fenômeno comum. A sobreposição entre essas amostras sugeriu que os níveis de contaminação poderiam ser estimados usando o compartilhamento de vOTUs com CNs de outros estudos.

#Examinando a Contaminação Entre Diferentes Tipos de Amostras

A equipe de pesquisa queria descobrir se a contaminação variava entre amostras maternas e aquelas de bebês, além de diferentes idades dos bebês. Em estudos onde ambos os tipos de amostras estavam disponíveis, eles encontraram que os bebês compartilhavam uma porcentagem maior de vOTUs com os CNs do que as mães. Curiosamente, o nível de contaminação parecia diminuir conforme os bebês ficavam mais velhos, que foi particularmente forte em um estudo longitudinal.

A baixa diversidade nas amostras intestinais de bebês as torna mais suscetíveis à contaminação, tornando crucial entender melhor esse aspecto para pesquisas futuras. Os pesquisadores descobriram que os vírus presentes nos CNs eram semelhantes aos encontrados no intestino, levando-os a examinar se a sobreposição realmente indicava contaminação ou apenas refletia semelhanças virais mais amplas.

#Importância da Descontaminação em Nível de Cepas

Pra investigar melhor essas sobreposições, os pesquisadores focaram nas cepas de vírus pra determinar se realmente compartilhavam cepas semelhantes com seus CNs. Eles descobriram que um número considerável de vOTUs compartilhados entre CNs e amostras biológicas apresentava diferenças de cepa distintas, que provavelmente representavam sinais biológicos precisos. Isso levou a equipe a sugerir que a descontaminação deveria ser feita em nível de cepa em vez de nível de vOTU para uma melhor precisão.

Depois de aplicar a limpeza em nível de cepa, os pesquisadores notaram uma leve queda na riqueza de vOTUs entre as amostras que haviam sido afetadas pelos CNs. Os vOTUs compartilhados com os CNs diminuíram significativamente, reforçando a sugestão deles para descontaminação em nível de cepa.

#Conclusão e Implicações para Pesquisas Futuras

Em resumo, as descobertas destacam um alto grau de semelhança entre os CNs e as amostras biológicas em termos de características ecológicas e genômicas essenciais. Embora houvesse muitas qualidades sobrepostas, a maioria dos vírus compartilhados representava cepas diferentes. Isso indica a importância de realizar a descontaminação em nível de cepa, pois pode preservar características cruciais das amostras.

A diversidade das composições de CNs indica diferenças entre os ambientes do estudo. No entanto, a correlação no compartilhamento de vOTUs das amostras com os CNs de vários estudos mostra um método útil para estimar os níveis de contaminação em estudos que não têm CNs. A contaminação nos dados de viroma é um problema inevitável, então usar CNs de várias fontes e estágios de processamento é necessário para estudos futuros. Isso é particularmente significativo pra examinar viromas de início de vida, já que amostras coletadas mais perto do nascimento mostram uma maior tendência à contaminação.

#Resumo dos Arranjos dos Estudos

Vários estudos contribuíram pra essa compreensão geral dos viromas no início da vida. Cada um tinha um arranjo e foco diferentes, incluindo acompanhamento longitudinal de pares mãe-bebê, amostras de idades diversas de hospitais e exame específico do primeiro cocô de bebês. Todos esses aspectos juntos constroem um quadro abrangente da paisagem do viroma, ampliando os limites do nosso conhecimento nessa área.

A pesquisa sobre vírus no intestino é vital, pois pode lançar luz sobre várias questões de saúde e a importância da exposição microbiana precoce. À medida que nosso entendimento cresce, também cresce o potencial de melhorar os resultados de saúde através do estudo cuidadoso desses seres biológicos.