Microbiota spermatico rivelato con il sequenziamento dell'RNA

Un nuovo studio riporta la prima descrizione dettagliata del microbioma dello sperma umano, utilizzando nuove tecniche di sequenziamento dell'RNA in grado di discriminare tra l'RNA dello sperma e quello della contaminazione o colonizzazione batterica.

Lo studio, pubblicato in Giornale di riproduzione assistita e genetica nel gennaio 2020, mostra che il sequenziamento dell'RNA non mirato ha il potenziale per identificare la presenza di infezione, nonché per rilevare la presenza di sperma. Ciò potrebbe quindi offrire opportunità per un'assistenza migliore e più personalizzata, durante una valutazione di routine di persone infertili.

Illustrazione 3D di sperma. Rost9 / Shutterstock

Che cos'è il sequenziamento dell'RNA?

Il sequenziamento dell'RNA è una tecnica genetica in cui la quantità di RNA e le sequenze vengono rilevate utilizzando tecniche di sequenziamento di nuova generazione (NGS). È fondamentalmente un'esplorazione del trascrittoma, la somma di tutto l'RNA trascritto dal DNA, compreso mRNA, tRNA e rRNA. Questo aiuta a collegare le informazioni sul DNA, o espressione genica, con le proteine ​​effettivamente sintetizzate, che determinano la funzione effettiva della cellula. Mostra il livello di attività genica nel campione analizzato - quali geni vengono effettivamente trascritti, a che livello, e in quale periodo di attività della cellula. Questo è di grande aiuto per scoprire come funziona la cellula, quali proteine ​​diventano attive nelle diverse fasi e per scopi diversi, e alcuni dei cambiamenti che accompagnano o precedono le condizioni di malattia. Esistono numerose tecniche basate sul sequenziamento dell'RNA, compresa la profilazione trascrizionale, identificazione SNP, Editing dell'RNA e analisi differenziale dell'espressione genica.

Il sequenziamento dell'RNA è superiore al sequenziamento del DNA in quanto cattura più da vicino il modo effettivo di espressione dei dati genetici. Ad esempio, potrebbe aiutare a capire cosa fa un gene sconosciuto mostrando in quali tessuti è attivo. Mostra come un singolo gene può dare origine a due o più sequenze di RNA diverse mediante meccanismi come lo splicing alternativo, una scoperta impossibile con il sequenziamento del DNA. Può anche mostrare come l'RNA viene elaborato per produrre molecole con funzioni diverse, come l'aggiunta di una catena poliadenilica o di un 5'cap.

Originariamente basato sul sequenziamento di Sanger, Il sequenziamento dell'RNA era lento, costoso e inaffidabile, sebbene il metodo Sanger fosse un'incredibile innovazione per l'epoca. È solo con lo sviluppo di nuove tecnologie come NGS che il sequenziamento dell'RNA è diventato praticabile ed estremamente utile.

NGS è un termine generico per più tecnologie di sequenziamento ad alto rendimento che possono sequenziare facilmente DNA e RNA, preciso ed economico.

Lo studio

Lo studio è stato condotto in collaborazione tra la Wayne State University School of Medicine, il CReATe Fertility Center e l'Università del Massachusetts Amherst.

Lo scopo dello studio era scoprire se il sequenziamento dell'RNA non mirato fosse abbastanza sensibile e specifico da rilevare la presenza di microbi, un compito che le tecniche attuali che utilizzano la coltura mirata non sono in grado di svolgere. I ricercatori hanno prelevato 85 campioni di sperma ed estratto l'RNA dello sperma. Questo è stato poi sequenziato utilizzando la loro tecnologia avanzata. Le sequenze di RNA che non facevano parte del genoma umano sono state abbinate a geni microbici. Queste letture sono state utilizzate per creare un'immagine dei microbi trovati in ciascun campione di sperma.

Le scoperte

Hanno scoperto che tutti i campioni mostravano livelli simili di batteri normalmente presenti nel tratto riproduttivo maschile. Questi provengono da 11 generi, facente parte di 4 phyla. È stata trovata una sola eccezione, che era abbastanza diverso da tutte le altre letture microbiche.

Nello specifico, questo esemplare ospitava un gran numero di batteri delle specie Streptococcus agalactiae e S. dysgalactiae. S. agalactiae è una specie batterica legata a molte infezioni neonatali, così come le infezioni che si verificano durante la gravidanza e dopo il parto. È anche la causa di molti decessi tra i bambini nati prematuramente. Inoltre, provoca anche gravi infezioni nei pazienti adulti anziani. La presenza di questo batterio nello sperma è quindi di notevole preoccupazione.

Implicazioni

Attualmente, la presenza di microbi negli organi riproduttivi maschili viene diagnosticata mediante tecniche di coltura. Però, la maggior parte dei microbi che si trovano tipicamente a infettare questo tratto sono esigenti nei loro requisiti di coltura, il che significa che non possono essere coltivati ​​nelle normali condizioni di laboratorio.

D'altra parte, Il sequenziamento dell'RNA è una tecnica molto più affidabile e ora più ampiamente disponibile, che sta diventando anche più conveniente di giorno in giorno. È probabile che l'uso di questa tecnologia fornisca un'idea migliore dei batteri e di altri microbi che abitano il corpo umano. I ricercatori dicono, “Mostriamo che il sequenziamento non mirato dell'RNA dello sperma umano ha il potenziale per fornire un profilo di microrganismi (batteri, virus, archea). Queste informazioni sono state recuperate dai dati in genere messi da parte come parte del sequenziamento di routine degli acidi nucleici”.

Il quadro clinico mostra che le infezioni da S. agalactiae sono in aumento e stanno diventando più gravi di prima. Anche altri microbi causano infezioni più frequenti nei neonati e negli adulti. In questa situazione, afferma il ricercatore Stephen Krawetz, "I dati di sequenziamento dell'RNA dello sperma umano non mirati possono, oltre a fornire lo stato di fertilità, rivelarsi utile come diagnostica per lo stato microbico."

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