宏基因組測序技術在腸道菌群研究和臨床樣本檢測中的應用.pdf

1、人體的各個部位定居這大量的微生物，其數(shù)目遠遠超過人體自身的細胞數(shù)，約有1x1014之多。這些微生物與人體有著密切的關系，在代謝活動中發(fā)揮這不可或缺的作用，同時當某一些微生物出現(xiàn)在相關部位或者其數(shù)量，特征發(fā)生改變時會影響機體的健康，誘發(fā)疾病。
　　其中腸道是微生物定植最多的場所。腸道菌群與人類維持著共生關系，腸道的厭氧環(huán)境為菌群提供了生存條件，同時腸道菌群參與了人體的代謝活動，分解食物中的復雜大分子，維生素的合成，結(jié)合膽汁酸的生物轉(zhuǎn)

2、化等，完成了許多人體細胞自身不具備的代謝功能。
　　因此，研究人體中的微生物，探究其與人體的相互作用以及微生物與疾病的關系，將微生物學與臨床醫(yī)學相結(jié)合，探索出新型的疾病預防控制途徑，促進人類健康,具有重大意義。
　　受限于傳統(tǒng)的微生物學研究方法主要依賴于微生物的培養(yǎng)和分離鑒定，然而在現(xiàn)有的實驗條件下，絕大多數(shù)微生物無法通過上述手段獲得，因此需要發(fā)展出一條不同于傳統(tǒng)方法的研究途徑。近年來，隨著宏基因組測序技術的發(fā)展，一些非培養(yǎng)

3、的技術手段在微生物研究中發(fā)揮著日益重要的作用。
　　宏基因組測序技術不依賴對樣本中微生物群落的培養(yǎng)，直接對樣本進行核酸提取，測定樣本中所有微生物的核酸序列，這樣可避免培養(yǎng)過程中帶來的實驗污染。宏基因組測序包括16S rDNA和全基因組測序兩種手段。16S rDNA測序?qū)毦?6S rRNA基因進行擴增后測序；全基因組測序不依賴擴增，直接將微生物基因組提取后進行測序。
　　病毒宏基因組學（viral mretagenomic

4、s）是在宏基因組學（metagenomics）理論的基礎上興起的一個新的學科的分支，近年來，在病毒病原體（已知或未知）發(fā)現(xiàn)與動態(tài)監(jiān)測等方面具有顯著的優(yōu)勢。病毒宏基因組學不依賴傳統(tǒng)培養(yǎng)方式，直接以樣本中所有病毒的遺傳物質(zhì)為研究對象，快速鑒定出樣品中所有病毒組成狀況。近年來，許多人、動物和植物病毒的發(fā)現(xiàn)很大程度上受益于病毒宏基因組學的發(fā)展。
　　本文借助宏基因組測序技術，探索了樣本中的菌群構(gòu)成和差異，篩查出臨床樣本中的病原體。

5、　　為探索不同環(huán)境下腸道菌群構(gòu)成的變化，我們借助動物模型，提取了不同周齡和飲食狀態(tài)下小鼠糞便中的細菌核酸，共16組，128份，擴增了16S rDNA的V3V4高變區(qū)，之后進行建庫測序，分析其中的菌群豐度和構(gòu)成差異。
　　我們對在一批急性呼吸道疾病病人的咽拭子進行病毒宏基因組測序時，優(yōu)化了生物信息分析方法，加快了數(shù)據(jù)分析的速度，發(fā)現(xiàn)了Torque teno virus含量的上升，表明急性上呼吸道感染的一些病毒感染含量的變動可作為一些

6、未知的原因的疾病的生物標志物的可能性。
　　核酸提取是宏基因組測序的基礎，直接影響到后期建庫測序和數(shù)據(jù)分析的質(zhì)量。我們利用一株細菌作為實驗對象，從基因組DNA的純度、濃度、完整性、一致性和宏基因組測序結(jié)果五個方面評估兩種DNA分離試劑盒優(yōu)化前后四種方法提取巨型球菌基因組DNA的效率，為提取制備困難的巨型球菌基因組DNA的方法選擇提供參考，探索宏基因組測序前樣本處理的方法。
　　綜合以上內(nèi)容，我們利用宏基因組學技術，對一批小鼠