Metagenomik, farklı mikrobiyal toplulukların genom dizilerini elde etmek için bir alternatiftir. Bu yaklaşım teşhis önerileri ile birlikte kullanılmıştır. Metagenomik tabanlı yaklaşımlar, çeşitli farklı ekolojik alanlarda biyoçeşitliliği değerlendirme, analiz etme ve kullanma çabalarında son birkaç on yılda geliştirilmiştir. Metagenomik yaklaşımlar, tanısal önerilerle birlikte klinik çalışmalarda önem kazanmıştır. Konvansiyonel teşhis, mikroorganizmaların izolasyonu ve sabunlaştırılmış kültürlerin edinilmesi yoluyla bağımsız kolonilerde ilgilenilen patojen türlerini, suşlarını ve serotiplerini tanımlar. Bu nedenle, patojenik mikropların kültürden bağımsız yöntemlerle teşhis amaçlı araştırılması, laboratuvar koşullarında yetiştirilemeyen mikropları ve virüsleri incelemek için metagenomik kullanımı ile paha biçilmez hale geldi.
Metagenomikte yapısal ve fonksiyonel metagenomik olmak üzere iki ana alan vardır. İlki, hayvanlarda ve insanlarda mikrobiyomların ve viromların analizi ve tanımlanması ile ilgilidir. Yapısal metagenomik, mikrobiyal popülasyonların ve toplulukların bileşimini inceler ve dokuları veya organizmaları kolonize eden başlıca cinsleri ve türleri tanımlar. Ayrıca mikroorganizmaların ekolojik nişleri hakkında ilgili bilgiler sağlar. Ayrıca patojenler, konakçılar ve doğal mikrobiyom veya virüsler arasında kurulan ilişkiler hakkında hipotezler sağlar. Öte yandan, belirli proteinler belirli koşullar altında belirli dokularda tespit edilebildiğinden, fonksiyonel metagenomik teşhis alanında çekicidir. Yapısal metagenomik yaklaşımın bilgisine en iyi katkı, gerçekten yeni türlerin ve cinslerin tanımlanması olmuştur. Bunlardan bazılarının yakın akrabaları yoktur, bunun yerine oldukça dallanmış soylar oluştururlar.
Yüksek kaliteli DNA’nın ekstraksiyonu, metagenomik analizde kritik ilk adımdır. İnsan veya hayvan örneklerinden mikrop ve virüsleri incelerken, genellikle büyük miktarlarda insan veya hayvan DNA’sı izole edilir. Bu yaklaşım başlangıçta çevresel örneklerde bulunan mikrobiyal genomları analiz etmek için geliştirilmiştir. Bununla birlikte, son on yılda, yeni hayvan ve insan patojenlerini tanımlamak için uygulaması genişletildi. Ayrıca, farklı doku ve organizmalardan mikrobiyomları ve viromları karakterize etmek için metagenomik kullanılmıştır. Klinik mikrobiyoloji ile ilişkilidir ve halk sağlığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Diğer küresel çalışmalar, diğerlerinin yanı sıra metatranskriptomikler, metaproteomikler ve lipidomikler gibi hayvan patojenlerinin incelenmesi için de önemlidir. Yüksek verimli dizileme teknolojileri, genler, transkriptler ve proteinler dahil olmak üzere çok büyük bir dizi veritabanının elde edilmesini sağlar. Ayrıca patojenler ve konakçılar arasındaki ilişkiyi anlamak için metabolik ağların kurulmasına izin verir.
Mikroorganizmalar, hayvanlar ve insanlar da dahil olmak üzere çok çeşitli konakçıları kolonize eder. Çok spesifik ekolojik nişleri işgal ederler, hatta tüm dokuları ve organizmaları kolonize edip enfekte ederler. Prokaryotik organizmalar en yüksek metabolik çeşitliliği sergiler ve hayvan patojenleri olarak kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Virüsler doğada en çok bulunanlardır ve önemli zoonotik ajanlardır. Yüksek verimli metagenomik dizileme teknolojileri, hayvanlarda zoonotik hastalıklar ve mikroplarla ilgili çalışmaların artmasına olanak tanır. Bu teknikler milyonlarca kısa sıralama okuması (yaklaşık 150 ppb) üretir ve klonlama prosedürleri gerekmediği için analizi kolaylaştırır. Metagenomik, dokulardaki ve farklı hayvanlardan alınan numunelerdeki bakteriyel, viral ve mantar türlerinin çeşitliliğini ve dinamiklerini karakterize etmek için güçlü ve kullanışlı bir araçtır. Viral genomların sonuçlarına ek olarak, metagenomik, sağlıklı köpeklerin ağız boşluğu ve birçok organizmanın sindirim sistemi gibi çeşitli örneklerdeki mikropların karakterizasyonuna katkıda bulunmuştur. Bu çalışmalar zoonotik potansiyele sahip taksonomik birimler buldu. Öte yandan, önceki çalışmalar, farklı organizmaların mikrobiyomları arasında yakın bir filogenetik ilişki olduğunu ortaya koydu.
Ortaya çıkan bulaşıcı viral hastalıklar, insan ve hayvan sağlığı için tehdit oluşturmaya devam etmektedir. Bu enfeksiyonlardaki artış, salgın ve salgınlara neden olan insan faaliyetleri ve iklim değişiklikleri ile ilişkili görünmektedir. Bu salgınlarla ilişkili virüslerden bazıları, influenza A virüsleri, Ebola virüsleri, Orta Doğu solunum sendromu (MERS) ve Schmallenberg virüsü gibi bunyaviridae familyasına ait yeni virüslerdir. Ebola virüsü, meyve yarasaları (Pteripodidae) tarafından zoonotik bulaşma yoluyla insanlara bulaşabilir. Schmallenberg virüsünün Avrupa Birliği’ndeki ruminantlarda salgınlara neden olduğu bilinmektedir. Virüs, Orta Doğu’dan Kore Cumhuriyeti’ne yayıldı ve Temmuz 2015’te 186 doğrulanmış insan enfeksiyonuna ve 36 ölüme neden oldu. Ayrıca zoonotik virüsler, bakteriler ve parazitler, gıda olarak kullanılan hayvan üretim zincirinden veya vahşi yaşamdan insanlara bulaşabilir. hayvanlar. Bu, insanlar için ciddi bir enfeksiyon riski oluşturur. Yaban hayatından ajanlar harekete geçirildiğinde ve çiftlik hayvanları gibi yeni konakçılara verildiğinde bulaşma ve popülasyonun çoğalması meydana gelebilir. Bu, patojenlerin insanlara bulaşmasını artıran salgınlara neden olur.
İçindekiler
Bakteriyel Metagenomik
Bakteriler sıklıkla zoonotik hastalıklara neden olan önemli bir mikrobiyal gruptur. Çoğu bakteri, çok çeşitli hayvanları etkileyen gastrointestinal hastalıklara karışan zoonotik ajanlardır. Hayvanların sindirim sisteminde, mikropların konak bağırsağı ve kendi yemi tarafından seçildiği sürecin kanıtı olarak önemli bir mikrobiyom bulunmuştur. Geleneksel kültür ile sindirim mikrobiyomu hakkında tam bilgiye sahip olmak mümkün değildir. Bununla birlikte, metagenomik, gastrointestinal sistemin mikroorganizmalarını ve potansiyellerini yansıtan büyük miktarda biyolojik veriyi destekler. Örneğin Campylobacter jejuni sicca, civcivleri yaklaşık 3 haftalıkken hastalığa neden olmadan kolonize eder ve tavuğun ömrü boyunca varlığını sürdürür. Tavuk çekum mikrobiyomunun metagenomik analizi, hem serbest patojenler hem de enfekte olmuş bireyler kullanılarak yapıldı. Bu analizde, geniş bir aktinomikota, streptokok, klorobakter, efektobakteri, fusiform bakteri, proteobakteri ve virucomicrobia dağılımını ortaya çıkardılar.
Metagenomik, sınırlı sayıda memeli türünden elde edilen örneklerden mikropların tanımlanmasına olanak sağlamıştır. Yabani ve evcil hayvanların mikrobiyomlarının incelenmesi, insanları enfekte edebilen ve çeşitli hastalıklara neden olabilen yerleşik ve patojenik mikroorganizmalar hakkında önemli bilgiler sağlar. Örneğin, yarasalarla ilişkili mikroorganizmaları incelemeye artan bir ilgi var. Çünkü yarasalar, zoonotik patojenlerin önemli bir rezervuarı ve vektörüdür. Yarasalar tüm dünyada yaygındır ve en çeşitli ikinci memeli türüdür. Diğer ekosistemlerin yanı sıra ormanlarda, bahçelerde, meyve bahçelerinde ve tarım alanlarında yaşarlar. Bu nedenle zoonotik kontrol olarak yarasaların mikrobiyomunun, özellikle patojenik bakteri ve virüslerin bilinmesi çok önemlidir.
Birkaç çalışma, yarasa örneklerinden Salmonella spp ve Clostridium spp izole etmiştir. Metagenomik, kültüre dayalı yöntemler çok sınırlı olduğundan, yarasalarda yaşayan patojenik mikroorganizmaları kapsamlı bir şekilde karakterize etmek için yeni olanaklar sunar. Even ve ekibi, 16S rRNA’nın V3-V4 bölgesinin yüksek verimli sıralamasını kullanarak yarasalardaki anal mikrobiyotayı inceledi. Bu incelemede 103 bakteri türünün varlığını bulmuşlardır. Campylobacter, rektal bit örneklerinde C. jejuni ve C. coli olarak tanımlanan ortak bir cins olarak tespit edildi. C. jejuni insanlarda ishalli hastalıklar için tehlikeli bir ajan olarak tanımlanmıştır ve yarasalar bu tür için önemli bir rezervuardır. Bu çalışma, baskın filumun sabit bir kelime olduğunu ve yazarların 66 aile tanımladığını ortaya koydu. Clostridium, Campylobacter ve Enterobacteriaceae baskındır. Ayrıca, çoğunlukla Clostridium ve Campylobacter olmak üzere 103 cins sınıflandırılmıştır. Diğer çalışmalar, Leuconostocae, Betaproteobacteria ve Enterobacteriaceae’yi baskın cins olarak tanımlamıştır. Bruselloz, insanlarda her yıl 500.000 insan enfeksiyonuna neden olan, insanlarda yaygın olarak görülen diğer bir zoonotik hastalıktır.
Brucella melitensis, insanları süt veya et tüketimi veya enfekte hayvanlarla temas yoluyla etkiler ve retiküloendotelyal doku veya osteoartiküler etkilere neden olur. Av tüfeği metagenomik, tarihi insan deneklerde brusellozun saptanması için yararlı bir seçenektir. 10.000 B. melitensis genom dizisi elde edildi ve bu, ortaçağ Brucella’sının 0.7 katı kapsama sağladı. Dizilimler, antik DNA’daki hasarın ayırt edici özelliği olan CT ve GA bazlarında bol miktarda translokasyon gösterdi. Filogenetik analiz, B. melitensis Geridu-1’in dört B. melitensis suşu ile yakından ilişkili olduğuna dair kanıt sağlar. Silme bölgeleri ve ekleme dizileri gibi ek testler, Geridu-1 suşunun B. melitensis’e atandığını doğrular.
Köpek ve kedilerde ağız florasını tanımlamak için birçok çalışma yapılmıştır. Çünkü bu hayvanlar genellikle evcil hayvan olarak bulunur. Mikroorganizmalar, özellikle ağız boşluğundaki bakteriler önemli fizyolojik roller oynarlar. Fırsatçı patojenlere karşı koruma sağlarlar ve konakçı bağışıklık sistemi için önemli bir engel oluştururlar. Bununla birlikte, oral mikroplar diğerlerinin yanı sıra diş çürümesine, periodontite ve sistemik enfeksiyonlara neden olabilir. Oh ve ekibi, köpeklerin en popüler evcil hayvan olduğu, köpeklerin oral mikrobiyomunun bileşimini açıklayan bir çalışma yayınladı. Köpeğin mikrobiyomunun insan hastalıklarına neden olan bakteriler içerdiği bulundu ve ayrıca sahipleriyle olan ilişkilerinin oldukça belirsiz olduğu sonucuna vardılar. Bu çalışmada, köpek ve sahiplerine ait 10 örnekte 246 işlevsel taksonomik birim tanımlanmıştır. Burada, Bacteroides, Proteobacteria, Streptococcus, Fusobacterium ve Actinomycete bakterileri, insan ağız boşluğundaki baskın filumlardır. Öte yandan, örneklenen köpeklerin ağız örneklerinde Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroides, Firmicutes ve Fusobacteria baskındır.
Zoonotik bakterilerin oral ve oral bulaşma dinamiklerini aydınlatmak ve anlamak için ilgili çalışmalar geliştirilmiştir. Oh ve ekibi, köpeklerin ve sahiplerinin ağız mikrobiyomlarının farklı olduğu sonucuna vardı. Oral bulaşma ile ilgili olarak, yazarlar köpeklerden insanlara şu sonuca varmışlardır: Neisseria shayeganii, porphyromonas cani gingivalis, tannerella forsythia ve Streptococcus mins. Bu nedenle, köpek ağız mikrobiyomu zoonotik olabilir ve ağızdan insana bulaşma, ağız hastalığının potansiyel bir nedeni ve halk sağlığı riskidir. Diş eti hastalığı köpeklerde çok yaygındır. Pasteurella multocida ve tannerella forsythia’nın hayvanlardan insanlara bulaşabileceği de gösterilmiştir.
kaynak:
gcgh.grandchallenges.org/grant/metagenomics-and-etiology-zoonotic-disease-deciphering-bat-human-viral-transmission
europepmc.org/article/pmc/pmc7102772
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]