Analisi ad alta processività di genomi microbici a singola cellula con risoluzione a livello di ceppo

Lo studio delle comunità microbiche complesse rappresenta da sempre una grande sfida per la biologia. Questa tesi presenta un metodo di analisi genomica single-cell ad alta processività, che è in grado di identificare le specie con risoluzione a livello di ceppo, senza la necessità di coltivare i microrganismi. Anziché applicare la più diffusa tecnica di metagenomica shotgun, viene introdotto un sistema di microfluidica in grado di incapsulare singole cellule in droplet, all’interno della quali il DNA viene liberato e successivamente amplificato, marcato con barcode droplet-specifici e sequenziato. I single-amplified genomes così ottenuti vengono co-assemblati in genomi per consentire l’identificazione delle specie e dei ceppi. Analizzando il microbiota intestinale umano, Zheng et al, hanno ottenuto 20.000 SAG partendo da un singolo donatore, i quali sono stati co-assemblati a livello di specie generando circa 100 genomi, alcuni dei quali hanno evidenziato la presenza di diversi ceppi. Lo studio è stato approfondito durante il periodo di tirocinio curriculare, svolto presso il laboratorio di Genomica e Bioinformatica, con la realizzazione di una pipeline in Python in grado di raggruppare i SAG su base Average Nucleotide Identity e Jaccard Index al fine di identificare le varie specie presenti in un bioreattore oggetto di indagine.