В новом исследовании сообщается о первом в истории подробном описании микробиома спермы человека с использованием новейших методов секвенирования РНК, которые способны различать РНК спермы и бактериальную контаминацию или колонизацию.

Исследование, опубликованное в Журнале вспомогательной репродукции и генетики в январе 2020 года, показывает, что нецелевое секвенирование РНК имеет потенциал для выявления наличия инфекции, а также для выявления наличия сперма. Таким образом, это может предложить возможности для лучшего и более персонализированного ухода во время обычной оценки бесплодных людей.

Что такое секвенирование РНК?

РНК-секвенирование – это генетический метод, в котором количество РНК и последовательностей определяют с использованием методов секвенирования следующего поколения (NGS). Это в основном исследование транскриптома, суммы всех РНК, транскрибируемых с ДНК, включая мРНК, тРНК и рРНК. Это помогает связать информацию ДНК или экспрессию генов с фактическими синтезированными белками, которые определяют фактическую функцию клетки. Он показывает уровень активности генов в анализируемом образце – какие гены фактически транскрибируются, на каком уровне и в какой период активности клетки. Это очень помогает выяснить, как функционирует клетка, какие белки становятся активными на разных стадиях и для разных целей, а также некоторые изменения, которые сопровождают или предшествуют заболеваниям. Существует ряд методов, основанных на секвенировании РНК, включая профилирование транскрипции, идентификацию SNP, редактирование РНК и дифференциальный анализ экспрессии генов.

РНК-секвенирование превосходит ДНК-секвенирование в том смысле, что оно более точно отражает фактический способ экспрессии генетических данных. Например, это может помочь понять, что делает неизвестный ген, показывая, в каких тканях он активен. Это показывает, как один ген может привести к двум или более различным последовательностям РНК посредством таких механизмов, как альтернативный сплайсинг, открытие, которое невозможно при секвенировании ДНК. Он также может показать, как обрабатывается РНК с образованием молекул с различными функциями, такими как добавление полиаденильной цепи или 5'кап.

Первоначально основанный на секвенировании Сэнгера, секвенирование РНК было медленным, дорогостоящим и ненадежным, хотя метод Сэнгера был невероятной инновацией для своего времени. Только с развитием новых технологий, таких как NGS, секвенирование РНК стало практически жизнеспособным и чрезвычайно полезным.

NGS – это общий термин для множественных высокопроизводительных технологий секвенирования, которые могут легко, точно и недорого выполнять секвенирование ДНК и РНК.

Исследование

Исследование проводилось в сотрудничестве между Медицинской школой Уэйнского государственного университета, Центром плодородия CReATe и Университетом Массачусетса в Амхерсте.

Цель исследования состояла в том, чтобы выяснить, было ли нецелевое секвенирование РНК чувствительным и достаточно специфичным, чтобы обнаружить присутствие микробов, задача, которую современные методы, использующие целевое культивирование, не способны выполнить. Исследователи взяли 85 образцов спермы и извлекли РНК из сперматозоидов. Затем это было упорядочено с использованием их усовершенствованной технологии. Последовательности РНК, которые не были частью человеческого генома, были сопоставлены с микробными генами. Эти чтения были использованы для создания картины микробов, найденных в каждом образце спермы.

Выводы

Они обнаружили, что во всех образцах обнаружен одинаковый уровень бактерий, обычно обнаруживаемых в мужском репродуктивном тракте. Они происходят из 11 родов, образуя часть 4 типов. Было найдено только одно исключение, которое сильно отличалось от всех других показаний микробов.

В частности, этот образец укрывал большое количество бактерий видов Streptococcus agalactiae и S. dysgalactiae. S. agalactiae является бактериальным видом, который связан со многими инфекциями новорожденных, а также инфекциями, возникающими во время беременности и после родов. Это также является причиной многих смертей среди недоношенных детей. Кроме того, это также вызывает серьезную инфекцию у пожилых взрослых пациентов. Поэтому присутствие этих бактерий в сперме вызывает серьезную обеспокоенность.

Последствия

В настоящее время присутствие микробов в мужских репродуктивных органах диагностируется методами культивирования. Однако большинство микробов, которые обычно заражают этот тракт, очень требовательны к своим культурам, а это значит, что их нельзя культивировать в обычных лабораторных условиях.

С другой стороны, РНК-секвенирование является гораздо более надежной и в настоящее время более доступной техникой, которая с каждым днем ​​становится все более доступной. Использование этой технологии может дать лучшее представление о бактериях и других микробах, населяющих человеческий организм. Исследователи говорят: «Мы показываем, что нецелевое секвенирование РНК сперматозоидов человека может обеспечить профиль микроорганизмов (бактерии, вирусы, археи). Эта информация была восстановлена ​​из данных, которые обычно отбрасываются как часть рутинного секвенирования нуклеиновых кислот ».

Клиническая картина показывает, что инфекции S. agalactiae растут и становятся более серьезными, чем раньше. Другие микробы также вызывают более частые инфекции у новорожденных и взрослых. В этой ситуации, говорит исследователь Стивен Кравец, «Нецелевые данные РНК сперматозоидов человека могут, помимо предоставления статуса фертильности, оказаться полезными в качестве диагностики микробного статуса».