Istituto Zooprofilattico Sperimentale delle Venezie
Ente sanitario di prevenzione, ricerca e servizi per la salute animale e la sicurezza alimentare
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Next Generation Sequencing (NGS)

Next Generation Sequencing (NGS)

Per sequenziamento genetico di nuova generazione (Next generation sequencing, NGS) si intende l’insieme delle tecnologie di sequenziamento degli acidi nucleici che hanno in comune la capacità di sequenziare, in parallelo, milioni di frammenti di DNA.

Queste tecnologie hanno segnato una svolta rivoluzionaria nella possibilità di caratterizzare genomi di grandi dimensioni rispetto al metodo di sequenziamento del DNA di prima generazione (sequenziamento Sanger), grazie alla potenzialità di produrre, in un’unica seduta di analisi, una quantità di informazioni genetiche milioni di volte più grande.

L’entità del progresso molecolare si comprende quando si analizzano tempi e costi richiesti per il sequenziamento di un genoma umano nell’era pre- e post-NGS. 3 miliardi di dollari e 13 anni di lavoro di 20 diverse università e centri di ricerca si sono resi necessari per completare nel 2003 la caratterizzazione di un genoma umano per lo “Human genome project”. Oggi, a pochi anni di distanza, le tecnologie NGS più avanzate consentono il sequenziamento di un genoma umano in pochi giorni al costo di circa 1.000 dollari.

Ma l’impatto della rivoluzione NGS è evidente anche nel mondo della sicurezza alimentare e della sanità animale. Il genoma completo di molteplici specie di animali è ora disponibile nelle banche dati pubbliche e lo sono anche i genomi dei patogeni isolati da alimenti e da animali (virus, batteri, funghi e parassiti), offrendo innumerevoli opportunità di approfondimento scientifico nell’ambito della salute animale e pubblica.

Attività IZSVe

Dal 2013 l’Istituto Zooprofilattico Sperimentale delle Venezie ha accesso diretto alla tecnologia NGS (Illumina MiSeq) e ha recentemente acquisito e sviluppato un’infrastruttura informatica volta alla gestione ed analisi dei dati NGS. La disponibilità tecnologica e computazionale unita alla presenza di un team specializzato multidisciplinare afferente alle strutture SCS1- Analisi del rischio e sorveglianza in sanità pubblica, SCS4 – Epidemiologia veterinaria ed SCS5 – Ricerca e Innovazione, consente di offrire all’utenza interna ed esterna un servizio di sequenziamento NGS completo che spazia dalla progettazione dell’esperimento all’analisi bioinformatica del dato generato.

Presso i laboratori dell’IZSVe sono disponibili a fini di ricerca e di diagnostica le seguenti applicazioni:

  • sequenziamento acidi nucleici di sintesi (prodotti di PCR) (SCS5);
  • analisi metagenomica dell’rDNA16S batterico (SCS1);
  • whole genome sequencing batterico (SCS1);
  • whole genome sequencing virale (SCS5);
  • metagenomica virale (SCS5);
  • preparazione librerie ed analisi bioinformatica di miRNA,di mRNA e di DNA (SCS1 ed SCS5);
  • approccio ultra-deep sequencing per studi di diversità genetica delle popolazioni virali (SCS5);

Grazie allo sviluppo e all’implementazione dell’infrastruttura NGS, IZSVe ha potuto partecipare a progetti di ricerca nazionali e internazionali che hanno consentito:

  • di comprendere le dinamiche di trasmissione ed evolutive di importanti epizoozie;
  • di sviluppare nuovi approcci diagnostici per l’identificazione e la caratterizzazione di patogeni emergenti;
  • di esplorare l’impatto della vaccinazione e dei trattamenti antimicrobici sull’evoluzione dei patogeni;
  • di caratterizzare il microbiota in ospiti vertebrati ed invertebrati.

Pubblicazioni

  • Zecchin B, Minoungou G, Fusaro A, Moctar S, Ouedraogo-Kaboré A, Schivo A, Salviato A, Marciano S, Monne I. Influenza A(H9N2) Virus, Burkina Faso. Emerg Infect Dis. 2017 Dec;23(12):2118-2119. doi: 10.3201/eid2312.171294. Epub 2017 Dec 17.
  • Fusaro A, Monne I, Mulatti P, Zecchin B, Bonfanti L, Ormelli S, Milani A, Cecchettin K, Lemey P, Moreno A, Massi P, Dorotea T, Marangon S, Terregino C. Genetic Diversity of Highly Pathogenic Avian Influenza A(H5N8/H5N5) Viruses in Italy, 2016-17. Emerg Infect Dis. 2017 Sep;23(9):1543-1547. doi: 10.3201/eid2309.170539. Epub 2017 Sep 17.
  • Laleye A, Joannis T, Shittu I, Meseko C, Zamperin G, Milani A, Zecchin B, Fusaro A, Monne I, Abolnik C. A two-year monitoring period of the genetic properties of clade 2.3.2.1c H5N1 viruses in Nigeria reveals the emergence and co-circulation of distinct genotypes. Infect Genet Evol. 2017 Nov 15;57:98-105. doi: 10.1016/j.meegid.2017.10.027. [Epub ahead of print]
  • Milani A, Fusaro A, Bonfante F, Zamperin G, Salviato A, Mancin M, Mastrorilli E, Hughes J, Hussein HA, Hassan M, Mundt E, Terregino C, Cattoli G, Monne I. Vaccine immune pressure influences viral population complexity of avian influenza virus during infection. Vet Microbiol. 2017 May;203:88-94. doi: 10.1016/j.vetmic.2017.02.016. Epub 2017 Feb 27.
  • Beato MS, Tassoni L, Milani A, Salviato A, Di Martino G, Mion M, Bonfanti L, Monne I, Watson SJ, Fusaro A. Circulation of multiple genotypes of H1N2 viruses in a swine farm in Italy over a two-month period. Vet Microbiol. 2016 Nov 15;195:25-29. doi: 10.1016/j.vetmic.2016.08.015. Epub 2016 Sep 7.
  • Fusaro A, Tassoni L, Milani A, Hughes J, Salviato A, Murcia PR, Massi P, Zamperin G, Bonfanti L, Marangon S, Cattoli G, Monne I. Unexpected Interfarm Transmission Dynamics during a Highly Pathogenic Avian Influenza Epidemic. J Virol. 2016 Jun 24;90(14):6401-11. doi: 10.1128/JVI.00538-16. Print 2016 Jul 15.
  • Leopardi S, Oluwayelu D, Meseko C, Marciano S, Tassoni L, Bakarey S, Monne I, Cattoli G, De Benedictis P. The close genetic relationship of lineage D Betacoronavirus from Nigerian and Kenyan straw-colored fruit bats (Eidolon helvum) is consistent with the existence of a single epidemiological unit across sub-Saharan Africa. Virus Genes. 2016 Aug;52(4):573-7. doi: 10.1007/s11262-016-1331-0. Epub 2016 Apr 8.
  • Fusaro A, Tassoni L, Hughes J, Milani A, Salviato A, Schivo A, Murcia PR, Bonfanti L, Cattoli G, Monne I. Evolutionary trajectories of two distinct avian influenza epidemics: Parallelisms and divergences. Infect Genet Evol. 2015 Aug;34:457-66. doi: 10.1016/j.meegid.2015.05.020. Epub 2015 May 20.
  • Van Borm S, Belák S, Freimanis G, Fusaro A, Granberg F, Höper D, King DP, Monne I, Orton R, Rosseel T. Next-generation sequencing in veterinary medicine: how can the massive amount of information arising from high-throughput technologies improve diagnosis, control, and management of infectious diseases? Methods Mol Biol. 2015;1247:415-36. doi: 10.1007/978-1-4939-2004-4_30. Review.
  • Monne I, Fusaro A, Nelson MI, Bonfanti L, Mulatti P, Hughes J, Murcia PR, Schivo A, Valastro V, Moreno A, Holmes EC, Cattoli G. Emergence of a highly pathogenic avian influenza virus from a low-pathogenic progenitor. J Virol. 2014 Apr;88(8):4375-88. doi: 10.1128/JVI.03181-13. Epub 2014 Feb 5.

Referenti IZSVe

  • Carmen Losasso
    Biologo dirigente
    SCS1 – Analisi del rischio e sorveglianza in sanità pubblica.
    U.O. Ecologia microbica
    Tel. +39 049 8084252 | email: closasso@izsvenezie.it

  • Isabella Monne
    Medico veterinario dirigente
    SCS5 – Ricerca e innovazione.
    Laboratorio diagnostica innovativa
    Tel.: +39 049 8084381 | E-mail: imonne@izsvenezie.it

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