Spermamikrobiom avslöjades med RNA -sekvensering

En ny studie rapporterar den första detaljerade beskrivningen av det mänskliga spermiemikrobiomet, med nyare RNA -sekvenseringstekniker som kan skilja mellan spermier -RNA och bakteriell kontaminering eller kolonisering.

Studien, publicerad i Journal of Assisted Reproduction and Genetics i januari 2020, visar att icke-riktad RNA-sekvensering har potential att identifiera förekomst av infektion, samt att upptäcka närvaron av spermier. Detta kan således erbjuda möjligheter till bättre och mer personlig vård, under en rutinmässig utvärdering av infertila människor.

3D illustration av spermier. Rost9 / Shutterstock

Vad är RNA -sekvensering?

RNA-sekvensering är en genetisk teknik där mängden RNA och sekvenserna hittas med användning av nästa generations sekvenseringstekniker (NGS). Det är i grunden en utforskning av transkriptomen, summan av allt RNA som transkriberats från DNA:t, inklusive mRNA, tRNA och rRNA. Detta hjälper till att länka DNA -informationen, eller genuttryck, med de verkliga proteinerna syntetiserade, som bestämmer den verkliga cellfunktionen. Det visar graden av genaktivitet i provet som analyseras - vilka gener som faktiskt transkriberas, på vilken nivå, och vid vilken period av cellens aktivitet. Detta är till stor hjälp för att ta reda på hur cellen fungerar, vilka proteiner som blir aktiva i olika stadier och för olika ändamål, och några av de förändringar som följer med eller föregår sjukdomstillstånd. Det finns ett antal tekniker baserade på RNA -sekvensering, inklusive transkriptionell profilering, SNP -identifiering, RNA -redigering och differentialanalys av genuttryck.

RNA -sekvensering är överlägsen DNA -sekvensering genom att den närmare fångar det faktiska uttryckssättet för genetiska data. Till exempel, det kan hjälpa till att förstå vad en okänd gen gör genom att visa i vilka vävnader den är aktiv. Den visar hur en enda gen kan ge upphov till två eller flera olika RNA -sekvenser med hjälp av mekanismer som alternativ splitsning, en upptäckt som är omöjlig med DNA -sekvensering. Det kan också visa hur RNA bearbetas för att producera molekyler med olika funktioner, såsom tillsats av en polyadenylkedja eller en 5' -kapsyl.

Ursprungligen baserat på Sanger -sekvensering, RNA -sekvensering var långsam, dyrt och opålitligt - även om Sanger -metoden var en otrolig innovation för sin tid. Det är bara med utvecklingen av nyare teknik som NGS som RNA -sekvensering har blivit praktiskt livskraftig och extremt användbar.

NGS är en paraplyterm för flera sekvenseringstekniker med hög genomströmning som enkelt kan sekvensera DNA och RNA, exakt och billigt.

Studien

Studien genomfördes i samarbete mellan Wayne State University School of Medicine, CReATe Fertility Center och University of Massachusetts Amherst.

Syftet med studien var att ta reda på om icke-riktad RNA-sekvensering var känslig och specifik nog för att detektera närvaron av mikrober, en uppgift som nuvarande tekniker som använder riktad odling inte kan utföra. Forskarna tog 85 prover av sperma och extraherade spermiernas RNA. Detta sekvenserades sedan med hjälp av deras förbättrade teknik. RNA -sekvenserna som inte var en del av det mänskliga genomet matchades med mikrobiella gener. Dessa läsningar användes för att skapa en bild av mikroberna som finns i varje spermaprov.

Resultaten

De fann att alla prover visade liknande nivåer av bakterier som normalt finns i det manliga reproduktiva systemet. Dessa kommer från 11 släkten, som utgör en del av 4 phyla. Endast ett undantag hittades, som var ganska annorlunda än alla andra mikrobiella läsningar.

Specifikt, detta exemplar innehöll ett stort antal bakterier av arten Streptococcus agalactiae och S. dysgalactiae. S. agalactiae är en bakterieart som är kopplad till många nyfödda infektioner, samt infektioner som uppstår under graviditeten och efter förlossningen. Det är också orsaken till många dödsfall bland spädbarn födda i förtid. Dessutom, det orsakar också allvarlig infektion hos äldre vuxna patienter. Förekomsten av denna bakterie i spermier är därför av stor oro.

Implikationer

För närvarande, närvaron av mikrober i de manliga reproduktionsorganen diagnostiseras med odlingstekniker. Dock, de flesta av de mikrober som vanligtvis infekteras i detta område är kräsna i sina odlingskrav, vilket innebär att de inte kan odlas under vanliga laboratorieförhållanden.

Å andra sidan, RNA -sekvensering är en mycket mer pålitlig och nu mer allmänt tillgänglig teknik, som också blir mer prisvärd för varje dag. Användningen av denna teknik kommer sannolikt att ge en bättre uppfattning om bakterierna och andra mikrober som bor i människokroppen. Forskarna säger, ”Vi visar att icke-målinriktad sekvensering av humant spermier-RNA har potential att ge en profil av mikroorganismer (bakterier, virus, archaea). Denna information återhämtades från de data som vanligtvis kastas åt sidan som en del av rutinmässig nukleinsyrasekvensering. ”

Den kliniska bilden visar att infektioner med S. agalactiae ökar och blir allvarligare än tidigare. Andra mikrober orsakar också oftare infektioner hos nyfödda och vuxna. I den här situationen, säger forskaren Stephen Krawetz, "Icke-riktade mänskliga spermier-RNA-sekvenseringsdata kan, förutom att ge fertilitetsstatus, visa sig vara användbar som diagnos för mikrobiell status. "

• Forskare utvecklar ett nytt terapeutiskt tillvägagångssätt för att bota kronisk hepatit B
• Jackson Laboratory meddelar forskningstillhörighet,