Spermamicrobioom onthuld met RNA-sequencing

Een nieuwe studie rapporteert de allereerste gedetailleerde beschrijving van het menselijk spermamicrobioom, gebruikmakend van nieuwere RNA-sequencingtechnieken die onderscheid kunnen maken tussen sperma-RNA en dat van bacteriële contaminatie of kolonisatie.

De studie, gepubliceerd in de Journal of Assisted Reproduction and Genetics in januari 2020, toont aan dat niet-gerichte RNA-sequencing het potentieel heeft om de aanwezigheid van een infectie te identificeren, evenals om de aanwezigheid van sperma te detecteren. Dit zou dus kansen kunnen bieden voor betere en meer gepersonaliseerde zorg, tijdens een routine-evaluatie van onvruchtbare mensen.

3D illustratie van sperma. Rost9 / Shutterstock

Wat is RNA-sequencing?

RNA-sequencing is een genetische techniek waarbij de hoeveelheid RNA en de sequenties worden gevonden met behulp van next-generation sequencing (NGS)-technieken. Het is in feite een verkenning van het transcriptoom, de som van al het RNA dat van het DNA is getranscribeerd, inclusief mRNA, tRNA en rRNA. Dit helpt om de DNA-informatie te koppelen, of genexpressie, met de eigenlijke gesynthetiseerde eiwitten, die de werkelijke celfunctie bepalen. Het toont het niveau van genactiviteit in het monster dat wordt geanalyseerd - welke genen daadwerkelijk worden getranscribeerd, op welk niveau, en in welke periode van de activiteit van de cel. Dit is een grote hulp om erachter te komen hoe de cel functioneert, welke eiwitten actief worden in verschillende stadia en voor verschillende doeleinden, en enkele van de veranderingen die gepaard gaan met of voorafgaan aan ziektetoestanden. Er zijn een aantal technieken gebaseerd op RNA-sequencing, inclusief transcriptionele profilering, SNP-identificatie, RNA-editing en differentiële analyse van genexpressie.

RNA-sequencing is superieur aan DNA-sequencing omdat het de feitelijke manier van expressie van de genetische gegevens nauwkeuriger vastlegt. Bijvoorbeeld, het zou kunnen helpen begrijpen wat een onbekend gen doet door te laten zien in welke weefsels het actief is. Het laat zien hoe een enkel gen aanleiding kan geven tot twee of meer verschillende RNA-sequenties door middel van mechanismen zoals alternatieve splicing, een ontdekking die onmogelijk is met DNA-sequencing. Het kan ook laten zien hoe RNA wordt verwerkt om moleculen met verschillende functies te produceren, zoals de toevoeging van een polyadenylketen of een 5'cap.

Oorspronkelijk gebaseerd op Sanger-sequencing, RNA-sequencing was traag, kostbaar en onbetrouwbaar - hoewel de Sanger-methode voor die tijd een ongelooflijke innovatie was. Pas met de ontwikkeling van nieuwere technologieën zoals NGS is RNA-sequencing praktisch levensvatbaar en uiterst nuttig geworden.

NGS is een overkoepelende term voor meerdere high-throughput sequencing-technologieën die gemakkelijk DNA en RNA kunnen sequencen, nauwkeurig en goedkoop.

De studie

De studie werd uitgevoerd in samenwerking tussen de Wayne State University School of Medicine, het CReATe Fertility Center en de University of Massachusetts Amherst.

Het doel van de studie was om uit te zoeken of niet-gerichte RNA-sequencing gevoelig en specifiek genoeg was om de aanwezigheid van microben te detecteren, een taak die de huidige technieken die gerichte kweek gebruiken niet kunnen doen. De onderzoekers namen 85 spermamonsters en haalden het RNA uit het sperma. Dit werd vervolgens gesequenced met behulp van hun verbeterde technologie. De RNA-sequenties die geen deel uitmaakten van het menselijk genoom werden gematcht met microbiële genen. Deze metingen werden gebruikt om een ​​foto te maken van de microben die in elk spermamonster werden gevonden.

De bevindingen

Ze ontdekten dat alle monsters vergelijkbare niveaus van bacteriën vertoonden die normaal in het mannelijke voortplantingsstelsel worden aangetroffen. Deze komen uit 11 geslachten, die deel uitmaken van 4 phyla. Er werd slechts één uitzondering gevonden, die heel anders was dan alle andere microbiële lezingen.

specifiek, dit exemplaar herbergde een groot aantal bacteriën van de soorten Streptococcus agalactiae en S. dysgalactiae. S. agalactiae is een bacteriesoort die in verband wordt gebracht met veel pasgeboren infecties, evenals infecties die optreden tijdens de zwangerschap en na de bevalling. Het is ook de oorzaak van veel sterfgevallen onder te vroeg geboren baby's. Bovendien, het veroorzaakt ook een ernstige infectie bij oudere volwassen patiënten. De aanwezigheid van deze bacterie in sperma baart dan ook grote zorgen.

Implicaties

Momenteel, de aanwezigheid van microben in de mannelijke voortplantingsorganen wordt gediagnosticeerd door kweektechnieken. Echter, de meeste microben die doorgaans dit kanaal infecteren, zijn kieskeurig in hun kweekvereisten, wat betekent dat ze niet kunnen worden gekweekt onder de gebruikelijke laboratoriumomstandigheden.

Anderzijds, RNA-sequencing is een veel betrouwbaardere en nu meer algemeen beschikbare techniek, die ook met de dag betaalbaarder wordt. Het gebruik van deze technologie zal waarschijnlijk een beter idee geven van de bacteriën en andere microben die het menselijk lichaam bewonen. De onderzoekers zeggen, “We laten zien dat niet-gerichte sequencing van menselijk sperma-RNA het potentieel heeft om een ​​profiel van micro-organismen (bacteriën, virussen, archaea). Deze informatie werd verkregen uit de gegevens die doorgaans terzijde werden geschoven als onderdeel van routinematige nucleïnezuursequencing."

Het klinische beeld laat zien dat infecties met S. agalactiae toenemen en ernstiger worden dan voorheen. Andere microben veroorzaken ook vaker infecties bij pasgeborenen en volwassenen. In deze situatie, zegt onderzoeker Stephen Krawetz, "Niet-gerichte RNA-sequencinggegevens van menselijk sperma kunnen, naast het verstrekken van vruchtbaarheidsstatus, nuttig blijken te zijn als diagnose voor de microbiële status."

• Onderzoekers ontwikkelen nieuwe therapeutische benadering om chronische hepatitis B te genezen
• Jackson Laboratory kondigt onderzoeksaffiliatie aan,