Protocolli di laboratorio e strumenti bioinformatici innovativi per l'analisi composizionale dei microbiomi ambientali

• Autore: Monica Santamaria - Francesca De Leo - Graziano Pesole
• Occupazione dell'autore: Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Biomembrane e Bioenergetica
• Pagine: 119-125

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SINTESI

La tecnologia proposta permette la caratterizzazione tassonomica di intere comunità mi-

crobiche (analisi del microbioma) di campioni provenienti da ambienti specifici e selezionati.

La tecnologia “metagenomica” consente di individuare, e caratterizzare a livello molecolare i

microrganismi presenti in un preciso habitat utilizzando specifici protocolli di laboratorio bio-

molecolare e strumenti di analisi bioinformatica. In particolare, i primi includono procedure

sperimentali per l’estrazione degli acidi nucleici microbici (DNA o RNA) da campioni ambienta-

li da sottoporre ad analisi di sequenziamento massivo - Next Generation Sequencing (NGS) - di

specifici marcatori genetici di classe tassonomica (meta-barcode) selettivamente amplificati.

L’analisi delle sequenze ottenute è realizzata attraverso specifiche pipeline bioinformatiche

sviluppate al fine di ottenere una descrizione grafica e intuitiva della complessità tassonomica

del microbioma presente nei campioni d’origine.

PRINCIPALI OBIETTIVI

Il laboratorio di “biodiversità molecolare” del CNR-IBBE si propone di fornire servizi

tecnologici per la caratterizzazione del microbioma al fine di contribuire alla comprensio-

ne di problematiche riguardanti la salute ambientale e umana. Il laboratorio è in grado di

sviluppare strumenti biomolecolari e bioinformatici di nuova generazione, al fine di pro-

durre ed analizzare dati metagenomici “high throughput” relativi alla composizione tas-

sonomica delle comunità microbiche localizzate in un determinato habitat. In particolare,

l’utilizzo di tecnologie metagenomiche su campioni ambientali permette l’individuazione

sia di indicatori microbiologici (ad esempio particolari specie) facilmente rilevabili per il

monitoraggio su scala geografica e temporale dello stato di inquinamento del territorio

sia di nuovi agenti biologici da utilizzare negli eventuali interventi di recupero ambien-

tale.

CAMPO DI APPLICAZIONE ED EFFICIENZA DELLA TECNOLOGIA

Le tecnologie metagenomiche sono applicabili in campo ambientale e possono rispondere

a molteplici applicazioni, alcune di esse elencate qui di seguito:

Protocolli di laboratorio e strumenti bioinformatici innovativi

per l’analisi composizionale dei microbiomi ambientali

Monica Santamaria, Francesca De Leo, Graziano Pesole

Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Biomembrane e Bioenergetica