Metabarcoding de DNA pode melhorar a análise da dieta humana

Um novo estudo mostrou que o metabolismo do DNA serve como uma nova ferramenta poderosa para monitorar a ingestão de plantas pelos humanos, o que pode ajudar os pesquisadores a entender mais sobre o que comemos e como isso afeta o microbioma intestinal.

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p O estudo também sugeriu que uma abordagem semelhante poderia ser usada para determinar os componentes animais e fúngicos de nossas dietas.

DNA barcoding e metabarcoding

p O código de barras do DNA é uma técnica que usa sequências curtas de DNA para identificar rapidamente as espécies de um organismo. Em todo o mundo, cientistas têm colaborado para obter códigos de barras de DNA de todos os seres vivos.

p Metabarcoding de DNA é um tipo especial de código de barras que pode ser aplicado a amostras contendo mais de um organismo. Ele usa os mesmos bancos de dados de referência que o código de barras, mas permite que táxons de amostras mistas sejam identificados usando métodos de sequenciamento de alto rendimento. O potencial da técnica é expansivo, com ele permitindo que a composição de espécies seja determinada em virtualmente qualquer amostra.

Vantagens sobre outras técnicas

p O estudo atual, que foi publicado recentemente no jornal mSystems , mostraram que o DNA de plantas dietéticas em amostras de fezes humanas pode ser amplificado e sequenciado usando técnicas comumente aplicadas em estudos de vida selvagem.

p "O sequenciamento de DNA nos deu uma grande quantidade de novos dados sobre coisas como microbiologia no intestino e genética pessoal. Este estudo sugere que a mesma tecnologia poderosa também pode começar a nos dizer sobre o que comemos, o que geralmente é difícil de medir.

Autor sênior Lawrence David, do Duke Center for Genomic and Computational Biology

p Muitas técnicas já são usadas para avaliar a ingestão alimentar, mas a maioria delas depende do auto-relato das pessoas sobre o que comeram. Este método de coleta de dados está sujeito a erros de memória e viés nos relatórios, além de ser dependente da capacidade cognitiva de uma pessoa para responder a pesquisas.

p Usando metabarcoding de DNA, os cientistas podem amplificar o DNA presente em uma amostra de fezes e usar um banco de dados de referência para mapear as sequências de itens alimentares.

“Uma sequência de DNA particular como um identificador único para uma espécie alimentar particular”

p "Penso no metabolismo do DNA muito parecido com o código de barras de um supermercado. Podemos pensar em uma sequência de DNA específica como um identificador único para uma espécie alimentar específica, " diz a coautora Brianna Petrone, também da Duke University.

p David e o co-autor Aspen Reese da Universidade de Harvard, foram solicitados a iniciar o estudo depois de conhecerem os ecologistas Rob Pringle da Princeton University e Tyler Kartzinel da Brown University. Esses pesquisadores usaram a codificação metabólica de DNA para analisar complexas teias alimentares entre herbívoros na savana africana.

p David e Reese se perguntaram se o método também poderia ser usado para estudar pessoas.

p Há um crescente corpo de trabalho no campo do microbioma indicando que alimentos específicos podem estar alterando ou moldando os níveis de bactérias específicas no intestino, mas muitas vezes não temos dados de dieta de acompanhamento para os estudos do microbioma. "

Lawrence David

p Para o estudo, os pesquisadores retiraram do armazenamento refrigerado o DNA extraído de fezes usadas em um de seus estudos anteriores.

p "Aconteceu de fazer um estudo alguns anos atrás, onde estávamos preparando alimentos para os participantes de uma intervenção de dieta de microbioma, e sabíamos exatamente o que eles estavam comendo em uma determinada semana quando suas fezes estavam sendo coletadas, " disse David.

p Eles sequenciaram uma região de código de barras do DNA do cloroplasto em amostras coletadas de 11 pessoas que seguiram dietas selecionadas e controladas livremente.

p Eles amplificaram com sucesso o DNA da planta para aproximadamente metade das amostras, que aumentou para 70% quando as amostras de pessoas consumindo um controlado, dieta rica em plantas foi usada.

A maior parte do DNA correspondeu aos alimentos comumente consumidos

p A maior parte do DNA que foi sequenciado correspondeu a plantas alimentares humanas amplamente consumidas pelas pessoas, incluindo grãos, vegetais e frutas.

p "Geral, houve uma boa e ampla concordância entre os alimentos que foram listados nos diários mantidos pelos participantes do estudo e aqueles que sequenciamos das fezes, " disse David. "Se um alimento foi escrito no registro de dieta, cerca de 80% do tempo, também o descobrimos por meio dessa abordagem de metabarcoding. "

Espaço para melhorias

p A taxa relativamente alta de falha de PCR e a incapacidade de distinguir certas plantas no nível da sequência deixa espaço para melhorias no futuro.

p Por exemplo, repolho, brócolis, Couve-rábano e couve de Bruxelas são variedades de plantas da mesma espécie e os pesquisadores não conseguiram diferenciá-las usando as sequências de DNA do cloroplasto.

p O único alimento registrado na dieta que não foi detectado foi o café, possivelmente devido ao seu DNA ter se deteriorado ou se diluído durante a torrefação e a fermentação.

A técnica pode ser usada para estudos novos e antigos

p David espera que a codificação metabólica de DNA seja usada em estudos futuros, bem como para a análise da dieta em estudos anteriores.

p Semelhante a este estudo, Eu poderia imaginar isso sendo usado em DNA arquivado para ver se há ou não diferenças dietéticas subjacentes que possam explicar alguns dos padrões de microbioma que podem ter sido observados em um estudo. Daqui para frente, também podemos imaginar isso sendo usado em novos estudos de microbioma para identificar relações entre alimentos específicos e bactérias intestinais, bem como em estudos mais amplos de nutrição como um complemento às técnicas tradicionais de avaliação da dieta. "

Lawrence David

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