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Microbioma sequenziamento shotgun
Microbioma sequenziamento shotgun
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Il sequenziamento Shotgun metagenomico rappresenta una delle tecniche più avanzate per analizzare il microbiota, fornendo una visione dettagliata della composizione, delle funzioni e delle interazioni microbiche presenti in un campione ambientale o biologico. Questo approccio si distingue per la sua capacità di analizzare l’intero materiale genetico microbico, offrendo informazioni che vanno oltre la semplice identificazione delle specie.
Cos’è il Sequenziamento Shotgun?
Il Sequenziamento Shotgun
è un metodo in cui il genoma di un organismo viene frammentato casualmente in molti piccoli pezzi, che vengono poi sequenziati individualmente. Successivamente, queste sequenze vengono riassemblate in un processo bioinformatico per ricostruire il genoma originale.
Questo permette di:
Identificare tutte le specie presenti, incluse quelle raramente rappresentate.
Rilevare geni specifici associati a funzioni biologiche, come il metabolismo o la resistenza agli antibiotici.
Esplorare le interazioni microbiche e il ruolo del microbiota nell’ambiente o nel corpo umano.
Il sequenziamento Shotgun del microbiota offre una visione unica della diversità microbica e delle sue funzioni, aprendo nuove strade nella ricerca scientifica e nell’applicazione pratica. È una tecnologia potente, con il potenziale di rivoluzionare il modo in cui comprendiamo e utilizziamo i microbi nel mondo naturale e clinico.
Nel contesto dell’NGS, la tecnologia shotgun è utilizzata per una serie di applicazioni, tra cui:
1. Sequenziamento del Genoma Completo (WGS – Whole Genome Sequencing)
Il sequenziamento dell’intero genoma di un organismo, attraverso il metodo shotgun, è una delle applicazioni più comuni e potenti. Viene utilizzato per ottenere una sequenza completa di DNA di un organismo, comprese le sue regioni codificanti (esoni), non codificanti (introni, regioni regolatorie) e regioni più complesse.
Applicazioni tipiche:
Studi genomici di organismi non modellati: Sequenziamento di interi genomi di specie non precedentemente studiate o di interesse agricolo, ambientale o medico.
Diagnosi e ricerca in genetica umana: Identificazione di varianti genetiche, mutazioni, e malattie genetiche rare.
Sequenziamento di genomi di batteri o virus: Sequenziamento di interi genomi batterici, virali o di altri patogeni per identificare ceppi e varianti patogeniche.
2. Metagenomica Shotgun
La metagenomica shotgun viene utilizzata per analizzare la diversità e la composizione genetica di comunità microbiche complesse (come il microbioma umano, ambientale, o marino) senza la necessità di coltivare i microrganismi separatamente.
Applicazioni tipiche:
Analisi del microbioma: Studio delle comunità microbiche nell’intestino umano, pelle, suolo, oceani, ecc. per comprendere il loro ruolo nella salute e malattia.
Indagine sulle malattie infettive: Analisi di microbiomi di campioni clinici per identificare microrganismi patogeni sconosciuti, varianti o resistenza agli antibiotici.
Monitoraggio ambientale: Studio della biodiversità microbica in ambienti naturali o contaminati (terreni, acque, ecc.).
3. Metodi di Precisione nella Diagnostica Clinica
Il sequenziamento shotgun può essere utilizzato per ottenere una visione completa del genoma di un patogeno, come un batterio o un virus, incluso il sequenziamento di interi genomi virali in caso di infezioni, ad esempio, in virologia per identificare varianti di virus, come nel caso del COVID-19.
Applicazioni tipiche:
Identificazione di varianti patogene: Sequenziamento di patogeni per identificare mutazioni o varianti responsabili di malattie infettive.
Diagnosi molecolare avanzata: Identificazione di malattie genetiche rare o multigeniche, sfruttando la capacità di sequenziare l’intero genoma.
4. Studi di Evoluzione e Biodiversità
Il sequenziamento shotgun è uno strumento chiave per gli studi evolutivi e la ricerca sulla biodiversità, poiché permette di sequenziare e analizzare il genoma di molteplici specie in un ambiente naturale o in campioni complessi.
Applicazioni tipiche:
Studi di evoluzione comparata: Sequenziamento di più specie per tracciare la storia evolutiva e le relazioni filogenetiche.
Biodiversità microbica: Studio della diversità genetica all’interno di ecosistemi microbici complessi.
5. Identificazione di Varianti Genetiche e Mutazioni
Il sequenziamento shotgun è anche utilizzato per individuare mutazioni genetiche, varianti a singolo nucleotide (SNP), inserimenti, delezioni e altre alterazioni nel DNA che potrebbero essere legate a malattie genetiche o tumori.