Análise Metagenômica Avançada da Microbiota Colônica Humana em Pacientes com Distúrbios Gastrointestinais Crônicos

Os termos "microflora" intestinal ou "microbiota" referem-se ao ecossistema microbiano que coloniza o trato gastrointestinal. Instrumentos de biologia molecular recentemente desenvolvidos sugerem que uma parte substancial das comunidades bacterianas dentro do intestino humano ainda precisa ser descrita. As bactérias intestinais desempenham um papel essencial no desenvolvimento e homeostase do sistema imunológico. A maioria dessas importantes microbiotas não é cultivável, o que limitou significativamente nossa compreensão da conversa cruzada entre bactérias e hospedeiros. Entre os métodos destinados a obter acesso à fisiologia e à genética de organismos não cultivados, a metagenômica, a análise genômica de uma população de microrganismos, emergiu como uma tecnologia poderosa. Metagenômica é o estudo do conteúdo genômico em uma mistura complexa de microorganismos. O isolamento direto do DNA genômico de um ambiente evita a cultura dos organismos em estudo. Os dois objetivos principais dessa abordagem são desenvolver um consenso sobre quais populações de microrganismos estão presentes e, em seguida, identificar quais funções cada microrganismo desempenha em um ambiente específico. Amostras de metagenômica são encontradas em quase todos os lugares, incluindo vários microambientes dentro do intestino humano, amostras de solo, ambientes extremos como minas profundas e as várias camadas do oceano. Portanto, acredita-se que a diversidade de microrganismos esteja na faixa de centenas de milhões a mais de dezenas de trilhões de espécies. Entre os microambientes mais misteriosos está o trato gastrointestinal humano que abriga mais de milhares de milhões de espécies microbianas (pelo menos 1014), incluindo até 2000 espécies dominadas por bactérias anaeróbicas.

Muitas das doenças gastrointestinais ou mesmo outras (metabólicas como na obesidade ou autoimunes como nas alergias) envolvem principalmente a microbiota intestinal humana e, em seguida, de acordo com alterações específicas no equilíbrio da microbiota, certos efeitos ocorrem na motilidade intestinal (como na síndrome do intestino irritável: SII ), homeostase do sistema imune GI (como na doença inflamatória intestinal: DII) ou proliferação de células da mucosa (como no adenoma - câncer colorretal: CRC). Essas doenças crônicas afetam todas as nações do mundo e representam um fardo significativo para a saúde pública. Eles podem ser vistos entre crianças, adolescentes e adultos. Atualmente não há cura médica para IBS, IBD ou CRC, uma vez que eles se desenvolvem.

As complexas interações entre fatores microbianos, genéticos, imunológicos e ambientais parecem desempenhar um papel importante na patogênese da SII, DII e CRC. Ultimamente, a SII pós-infecciosa tem ganhado cada vez mais destaque, a ponto de toda a patogênese da SII poder ser atribuída a um fator desencadeante específico do desequilíbrio da microbiota. A teoria predominante é que a DII está relacionada a uma barreira mucosa alterada com uma resposta imune desregulada dirigida contra modificações específicas na microbiota normal levando à alteração de seu equilíbrio. A etiologia da DII pode, portanto, ser conceituada como uma resposta imunológica aberrante a um componente ou componentes modificados da microbiota intestinal, potencialmente após um insulto ambiental. Da mesma forma, o processo de desenvolvimento do CCR da superfície mucosa normal ao adenoma e finalmente ao CRC; provavelmente está relacionado com a microbiota intestinal.

Foi documentado que a prevalência dessas doenças passou por um aumento óbvio na Arábia Saudita durante as últimas 3 décadas. Isso representaria um modelo único para estudar o papel da microbiota GIT ou sua metagenômica e suas modificações em resposta a fatores ambientais ou dietéticos nesta comunidade que entrou em urbanização recentemente e, em seguida, analisar suas relações causais com as doenças foco.

Aqui, propomos realizar uma análise abrangente da microbiota do trato gastrointestinal e sua contribuição na homeostase intestinal em indivíduos normais e pacientes com SII, DII e CRC usando tecnologia de metagenômica de ponta. Isso será feito em uma amostra da população saudita que acreditamos representar um modelo único.

Nossos objetivos específicos para este projeto são:

• Caracterizar a composição da microbiota (micróbios e vírus) da mucosa de pacientes sauditas com SII, DII e CRC.
• Caracterize a metagenômica GI móvel de pacientes sauditas com IBS, IBD e CRC.
• Compare a metagenômica de pacientes com SII, DII e CRC entre si e com indivíduos normais da mesma população.

Resultados esperados e importância da pesquisa:

Ao todo, os resultados dos objetivos 1 e 2 fornecerão pela primeira vez uma análise abrangente e aprofundada da microbiota associada à mucosa de pacientes adultos com SII, DII e CRC na população saudita. O estudo proposto definirá uma "impressão digital" da microbiota para as normas sauditas, IBS, IBD e CRC. A contribuição do viroma e do metagenoma móvel para o desenvolvimento dessas doenças e/ou manutenção da saúde será avaliada pela primeira vez e, portanto, tem o potencial de revelar novos paradigmas. Além disso, o estudo do viroma e do metagenoma móvel nos ajudará a entender as forças seletivas que podem contribuir para a alteração e evolução da comunidade da microbiota e, portanto, podem ter implicações importantes para o tratamento das doenças. Certamente, o trabalho aqui proposto abrirá caminho para futuras pesquisas baseadas em hipóteses que podem levar ao desenho de estratégias terapêuticas destinadas a manipular a comunidade microbiana.