Mapeo espacial altamente multiplejado de las comunidades microbianas

Área de la Ciencia:

• Microbiología
• Imágenes biológicas
• La bioinformática

Sus antecedentes:

• El mapeo de las comunidades microbianas in situ con alta resolución taxonómica y espacial es un desafío debido a la alta densidad y diversidad de especies.
• Las limitaciones de la tecnología de imagen óptica actual dificultan el análisis detallado de las estructuras de la comunidad microbiana.

Objetivo del estudio:

• Introducir una tecnología versátil para el mapeo del microbioma de alta resolución filogenética.
• Permitir el mapeo a escala micrométrica de las ubicaciones e identidades microbianas en comunidades complejas.

Principales métodos:

• Se ha desarrollado un mapeo del microbioma de alta resolución filogenética mediante hibridación in situ por fluorescencia (HiPR-FISH).
• Utilizó la codificación binaria, las imágenes espectrales y el aprendizaje automático para decodificar las identidades microbianas.
• Empleó algoritmos personalizados para el diseño automatizado de sondas y el análisis de imágenes de una sola célula.

Principales resultados:

• Se ha demostrado la capacidad de HiPR-FISH para distinguir 1.023 aislamientos únicos de Escherichia coli utilizando códigos de barras binarios.
• Se reveló la interrupción inducida por antibióticos de las redes espaciales en el microbioma intestinal del ratón.
• Se demostró la estabilidad longitudinal de las arquitecturas espaciales en el microbioma de la placa oral humana.
• Se observaron diversas estrategias de organización de ribosomas en el microbioma oral humano utilizando HiPR-FISH con imágenes de súper resolución.

Conclusiones:

• HiPR-FISH proporciona un nuevo marco para analizar la ecología espacial de las comunidades microbianas ambientales a resolución de una sola célula.
• Esta tecnología avanza en nuestra comprensión de la estructura y función del microbioma en diversos entornos.