Analiza genów mikrobiologicznych polega na odczytywaniu DNA lub RNA drobnoustrojów z próbki, aby opisać ich obecność i możliwy potencjał funkcjonalny. Wykrycie genu nie potwierdza, że jest on aktywny. Analiza mikrobiomu nie jest diagnozą medyczną ani badaniem ludzkiego DNA.

Czym jest analiza genów mikrobiologicznych i co opisuje?

W takim badaniu analizuje się materiał genetyczny mikroorganizmów znajdujących się w próbce, na przykład kału. Zazwyczaj nie trzeba wcześniej hodować każdego drobnoustroju. W przypadku jelit badanie dotyczy społeczności mikroorganizmów, a nie genów człowieka ani genomu jednego wyizolowanego szczepu.

Wynik może opisywać skład taksonomiczny mikrobiomu, czyli wykryte grupy mikroorganizmów i ich względną liczebność. Może też wskazywać geny związane z możliwymi funkcjami, takimi jak metabolizm, wytwarzanie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, synteza witamin czy oporność na antybiotyki. Są to informacje o potencjale, a nie dowód, że dana funkcja zachodzi w organizmie.

• Skład i względna liczebność mikroorganizmów
• Geny funkcjonalne i możliwe szlaki
• Materiał genetyczny mikroorganizmów, odrębny od DNA człowieka

Analiza genów a metagenomika i transkryptomika

Metagenomika analizuje materiał genetyczny pochodzący z całej próbki. Może obejmować szeroki zakres danych albo być ukierunkowana na wybrane geny — zależnie od zastosowanej metody. DNA dostarcza informacji o potencjale genetycznym mikroorganizmów. Analiza RNA, na przykład metatranskryptomika, może dostarczać informacji o ekspresji genów w chwili pobrania próbki. Zakres tych pojęć zależy od kontekstu i metody badania.

Jakie metody analizy genów mikrobiologicznych się stosuje?

Metody różnią się zakresem informacji. Nie ma jednej techniki, która byłaby najlepsza w każdej sytuacji. Wybór zależy między innymi od pytania badawczego, rodzaju próbki, wymaganej szczegółowości, jakości danych i kosztu.

• 16S rRNA: analiza wybranego regionu genu pomaga opisać skład bakterii i ich względną liczebność, ale dostarcza ograniczonych informacji o funkcjach.
• Metagenomika shotgun: szerokie sekwencjonowanie DNA z próbki może dostarczyć danych o składzie społeczności oraz jej możliwym potencjale funkcjonalnym; analiza tych danych jest złożona.
• Metatranskryptomika: analiza RNA może informować o ekspresji genów w momencie pobrania próbki.
• Badania ukierunkowane, na przykład PCR: sprawdzają wybrane geny, gdy pytanie dotyczy konkretnego celu.
• Sekwencjonowanie genomu: może charakteryzować pojedynczy wyizolowany szczep, a nie złożoną społeczność mikroorganizmów.

Jak przebiega analiza próbki krok po kroku?

Dokładna procedura zależy od laboratorium i rodzaju badania. Typowy przebieg obejmuje pobranie próbki, izolację materiału genetycznego, jego sekwencjonowanie, a następnie kontrolę jakości i analizę bioinformatyczną.

• Pobranie i zabezpieczenie próbki zgodnie z instrukcją laboratorium.
• Izolacja DNA lub RNA z materiału.
• Przygotowanie i sekwencjonowanie materiału genetycznego.
• Kontrola jakości odczytów i analiza bioinformatyczna.
• Interpretacja wyniku z uwzględnieniem zastosowanej metody.

Prawidłowe pobranie i przechowywanie próbki ogranicza ryzyko degradacji materiału i może wpływać na jakość danych. Analiza bioinformatyczna obejmuje między innymi oczyszczanie odczytów, porównywanie ich z bazami referencyjnymi oraz przypisywanie do taksonów lub genów. Na tej podstawie można szacować możliwe funkcje. Przypisania zależą jednak od jakości danych i kompletności baz — wynik komputerowy nie jest bezpośrednim pomiarem aktywności biologicznej.

Co można wywnioskować z wyniku i do czego wykorzystuje się analizę?

Analizy genów mikrobiologicznych wykorzystuje się między innymi w badaniach nad mikrobiomem jelitowym oraz możliwymi związkami między jego składem lub potencjałem a procesami metabolicznymi i zdrowiem. Takie obserwacje same w sobie nie dowodzą, że mikrobiom powoduje określone objawy lub stan zdrowia.

• Badanie możliwych funkcji mikrobiomu
• Porównywanie profili mikrobiologicznych w badaniach
• Dodatkowy kontekst do interpretacji danych o mikrobiomie

Obecność genu wskazuje na możliwość, a nie na to, że gen jest aktywny. Badanie DNA nie mierzy bezpośrednio ekspresji genów ani poziomu białek. Wynik może być jednym z elementów szerszej interpretacji, ale sam nie wyjaśnia przyczyny objawów ani nie określa stanu zdrowia. Ewentualne wskazówki żywieniowe lub suplementacyjne należy traktować ostrożnie, a nie jako terapię czy gwarancję rezultatu.

Zastosowanie w testach mikrobiomu jelitowego

Testy konsumenckie mogą łączyć analizę genów z innymi danymi, a ich zakres zależy od konkretnej usługi. Przykładem jest test mikrobiomu jelitowego InnerBuddies. Ma on charakter informacyjny i nie zastępuje diagnostyki medycznej.

Czym analiza mikrobiomu różni się od innych badań i jakie ma ograniczenia?

Analiza mikrobiomu dotyczy materiału genetycznego mikroorganizmów w próbce, a test DNA człowieka — genów człowieka. Profil mikrobiomu różni się także od badania w kierunku zakażenia, które poszukuje określonych patogenów, oraz od testów oceniających reakcję organizmu na pokarmy.

• Analiza genów mikroorganizmów a test DNA człowieka: badania dotyczą innego materiału genetycznego.
• Profil mikrobiomu a badanie w kierunku zakażenia: ich cele i zakres są różne.
• Potencjał genetyczny a aktywność biologiczna: wykrycie genu nie potwierdza jego działania.
• Wynik badania a diagnoza kliniczna: analiza mikrobiomu nie rozpoznaje chorób ani ich przyczyn.

Na wynik mogą wpływać między innymi zanieczyszczenie próbki, jakość sekwencjonowania, niekompletność baz referencyjnych i różnice między metodami. Związek obserwowany między mikrobiomem a danym zjawiskiem nie oznacza, że jedno powoduje drugie. Analiza mikrobiomu nie diagnozuje chorób, IBS, SIBO, alergii ani nietolerancji. Przy utrzymujących się, nasilonych lub niepokojących objawach warto skonsultować się z wykwalifikowanym pracownikiem medycznym.