Desenvolvimento de protocolos e otimização de estratégias para a identificação de microrganismos em larga escala

Resumo

As metodologias de sequenciamento de nova geração (NGS) são capazes de sequenciar milhares de fragmentos e gerar informações sobre milhões de bases em uma única corrida. Essas metodologias têm revolucionado pesquisas nas áreas de genômica, transcriptômica e metagenômica, pois quando comparadas com o sequenciamento Sanger, apresentam rendimento substancialmente maior e tempo de corrida e preço por base sequenciada menores (Behjati1 & Tarpey, 2013). Na microbiologia, as metodologias de NGS substituíram a caracterização convencional de microrganismos, baseada em culturas clonais, por uma definição genômica. O estudo dos genomas da microbiota encontrada em um determinado habitat é conhecido como metagenômica (Von Mering et al., 2007). A metagenômica tem fornecido informações sobre a composição, diversidade, estrutura e potencial metabólico de comunidades microbianas, incluindo microrganismos não cultiváveis, recuperados diretamente de amostras ambientais (Streit & Schmitz, 2004, Tringe & Rubin, 2005, Teeling & Glöckner, 2012), do trato digestório de humanos, suínos, aves e ruminantes (Ferguson et al., 2016, Kim & Mundt, 2011, Hendersen et al., 2015), de amostras de leite (Oikonomou et al., 2012), solos (Daniel, 2005) e produtos de fermentações industriais (Hong et al., 2016). Na agropecuária, a metagenômica pode ajudar no grande desafio de produção de alimentos sem o uso de antibióticos. Antibióticos em doses sub terapêuticas agem como promotores de crescimento por modularem de forma favorável a população de microrganismos do trato digestório de animais, envolvida na absorção de nutrientes e melhora do sistema imune (Choi et al., 2015) ou como inibidores de crescimento bacteriano em dornas de fermentação (Amorin et al., 2011). Contudo, a preocupação com o desenvolvimento de cepas resistentes está levando à proibição do uso de antibióticos, o que tem estimulado a criação de novas tecnologias para modular a população de microrganismos (Schmieder & Edwards, 2012). Como consequência, surgiram empresas no mercado dedicadas ao desenvolvimento de prebióticos, probióticos e extratos de plantas para modificar o microbioma e reduzir o uso de antibióticos. O número de artigos usando NGS para estudos de diversidade microbiana vem duplicando a cada ano desde 2010 (Web of Science). No entanto, a aplicação comercial nas áreas ambiental e agropecuária ainda é restrita, provavelmente devido ao custo de análise. Uma breve pesquisa de mercado no Brasil revelou que os custos de sequenciamento de rRNA 16S por estratégias de NGS varia entre 208 reais a 600 reais por amostra. Mesmo considerando que o custo por base sequenciada reduziu dramaticamente nos últimos anos, o valor por amostra ainda é alto para aplicações em larga escala. No presente projeto a NGS Soluções Genômicas demonstrará a viabilidade de desenvolvimento de estratégias de NGS de baixo custo voltadas para as áreas ambientais e agropecuária. A NGS Soluções Genômicas é uma empresa de base tecnológica associada à Incubadora de Empresas da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" da Universidade de São Paulo (ESALQTEC) que se dedica ao desenvolvimento de tecnologias genômicas e prestação de serviços de pesquisa e análise de dados de sequenciamento. A empresa contará com a cooperação de uma equipe de pesquisadores e de laboratórios especializados da ESALQ-USP para a condução desta proposta. (AU)