宏基因?qū)W分析技術(shù)

來源: 發(fā)布時間:2022-11-04

在傳統(tǒng)的診斷檢測中,對病原體的診斷檢測是通過體外培養(yǎng)的方式進(jìn)行,但是不同微生物的培養(yǎng)條件不一樣;不同的微生物的培養(yǎng)技術(shù)要求也不一樣;同時,體外培養(yǎng)受時間、空間和培養(yǎng)技術(shù)人員的限制。宏基因組分析技術(shù)是一種新型的病源體診斷檢測技術(shù),可以在不通過任何培養(yǎng)過程的條件下,通過基因序列的比對,發(fā)現(xiàn)和鑒別罕見病源體引起的疾病,從而針對性地使用藥物,使病源微生物傳染所形成的疾病的準(zhǔn)確、高效。元基因組(宏基因組)學(xué)研究不要求對每個微生物進(jìn)行分離、純化和培養(yǎng),而是直接從樣品中提取基因組DNA后進(jìn)行測序分析。通過元基因組測序,能夠揭示微生物群落多樣性、種群結(jié)構(gòu)、進(jìn)化關(guān)系、功能活性及環(huán)境之間的相互協(xié)作關(guān)系,極大地擴(kuò)展了微生物學(xué)的研究范圍。微生物鑒定可以用微生物對噬菌體的敏感性作為指標(biāo)來鑒定微生物的種屬。宏基因?qū)W分析技術(shù)

病毒宏基因組學(xué)文庫中包含兆級的短序列片段(Reads)。通過不同的序列拼接軟件將Reads拼接較長的DNA序列片斷(Contigs)。數(shù)據(jù)組裝可通過K-mer分析評估各個樣品的測序深度,通過對SOAPdenovo設(shè)置不同K值,篩選較好組裝結(jié)果,對較好組裝結(jié)果進(jìn)行校正,并統(tǒng)計Reads利用率。接著利用已測序生物體的DNA序列構(gòu)建數(shù)據(jù)庫,將拼接后的Contigs通過不同的鑒定方案,與數(shù)據(jù)庫里的DNA序列信息進(jìn)行比對,確定該序列來自的生物群落,篩選有用的基因信息。此外,還可以用一些工具對序列進(jìn)行基因預(yù)測(如Metagene、GeneMark,FragGeneScan等)。微生物多樣性測序分析方法病毒是一種個體微小,結(jié)構(gòu)簡單,只含一種核酸,必須在活細(xì)胞內(nèi)寄生并以復(fù)制方式增殖的生物。

優(yōu)化臨床制備病毒宏基因組測序樣本的方法:①介紹高通量病毒宏基因組測序的樣本制備步驟,對臨床樣本的總核酸進(jìn)行隨機擴(kuò)增;②檢測了從血漿樣本中富集/擴(kuò)增DNA及RNA病毒的不同方法,一種包括過濾、核酸酶消化、在不同反應(yīng)中隨機擴(kuò)增DNA及RNA的步驟是較好的;③隨后在包含了不同病毒科的樣本中驗證此方法,可高讀數(shù)地檢測到大多數(shù)病毒序列,且優(yōu)于現(xiàn)行的其它樣本制備方法;④該方法不僅適用于血漿樣本,還可用于尿液、咽喉拭子等臨床樣本。

宏基因組測序的挑戰(zhàn):背景干擾:病原樣本深藏在大量宿主和其它微生物之內(nèi),臨床病原常為起始量低,背景噪音大的復(fù)雜樣本,大量宿主信號掩蓋了微量病原信號,致使敏感性偏低,難以有效區(qū)分。另外,因為RNA病毒需先轉(zhuǎn)化為互補DNA(cDNA)再進(jìn)行測序,因此病原宏基因組測序技術(shù)對RNA病原體檢出率比DNA病毒更低??梢钥紤]對核酸樣本進(jìn)行特殊的處理,對病毒序列進(jìn)行特異性富集,再進(jìn)行建庫測序。質(zhì)量控制:病原宏基因組測序技術(shù)涉及一系列繁瑣的實驗操作過程,例如文庫構(gòu)建涉及到基因組打斷,測序接頭鏈接,全基因組擴(kuò)增等多個步驟,每一步驟的目標(biāo)是要每個分子都以相同的效率執(zhí)行每個步驟,打斷有損失,連接有差別,擴(kuò)增有偏好,都會帶來檢測誤差。微生物檢測中含有一種以上的微生物培養(yǎng)物稱為混和培養(yǎng)物。

宏病毒組其實就是病毒的宏基因組(meta-genomics),該技術(shù)是隨著高通量測序技術(shù)的興起而發(fā)展起來的。該技術(shù)主要是使用大量微生物群體樣本的測序數(shù)據(jù)和生物信息學(xué)分析手段,以多種數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),進(jìn)行群體的種類和功能分析。因此,它主要的應(yīng)用場景在于微生物群體研究,如腸道微生物、皮膚微生物、口腔微生物、水體微生物、土壤微生物等。一直以來宏基因組技術(shù)都是在細(xì)菌領(lǐng)域使用,病毒的樣本收集困難、文庫構(gòu)建繁瑣、數(shù)據(jù)庫不完善,因此宏基因組技術(shù)未能獲得普遍應(yīng)用。上海探普生物科技有限公司立志專門解決病毒方向的基因組研究難題,開發(fā)了整套的樣本處理和生信分析流程,基于這套流程,研究者們想對樣本進(jìn)行宏病毒組測序就很容易實現(xiàn)了??焖贆z測方法是指從樣品制備到出具檢測結(jié)果的整個檢測過程能夠在短時間內(nèi)完成的檢測方法。浙江病原微生物多樣性分析公司

可以通過控制微生物的生長環(huán)境來判斷微生物的種屬類型。宏基因?qū)W分析技術(shù)

傳統(tǒng)微生物檢測由于時間長、陽性率低、檢測目標(biāo)單一,限制了傳染疾病的診治。宏基因組測序技術(shù)不依賴于微生物的分離培養(yǎng),克服了傳統(tǒng)的純培養(yǎng)方法的技術(shù)限制,為研究和開發(fā)利用占微生物種類99%以上的未可培養(yǎng)的微生物提供了一種新的途徑和良好的策略。宏基因組測序以無需純化培養(yǎng)、能夠快速全方面的展示序列信息的優(yōu)勢,逐步在臨床上得到了普遍應(yīng)用。病原宏基因組測序檢測出病原體并報告相應(yīng)被檢測出的序列數(shù),再依據(jù)大數(shù)據(jù)庫判定是否為致病病原體。然而不同的測序平臺采用不同的數(shù)據(jù)庫,再由不同的研發(fā)、臨床和檢驗**解讀,缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),結(jié)果也會出現(xiàn)差異。因此仍需將病原宏基因組測序檢測數(shù)據(jù)和臨床更好的結(jié)合,從而更準(zhǔn)確鑒定致病病原體。宏基因?qū)W分析技術(shù)

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