人体微生物组——人体的“第二基因组”
人体是由人的细胞和所有共生微生物构成的“超级生物体”,寄生在人体体表和体腔内的微生物数量可达人体自身细胞数量的10倍以上,总重量超过1千克。人体微生物组分布于人体各个部位,其中肠道微生物数量最多、种群最丰富,约占人体微生物总重量的80%以上,数量超过100万亿个,编码基因数目约是人类基因组的100多倍。这些微生物的所有基因被统称为人体微生物组,相对人类基因组,也被称为“人体第二基因组”,在调节代谢、内分泌和免疫反应等方面发挥着重要作用。
近年来随着测序技术的不断成熟,对人体微生物组的研究如火如荼。大量研究表明,肠道微生物与消化道类疾病、代谢类疾病、免疫性疾病、精神疾病等息息相关。
Nanopore测序方案
测序平台 | 文库大小 | 推荐测序数据量 |
Oxford PromethION P48 | 8-12 Kb 长片段文库 | 常规样本:1 Cell (>=50G) |
Illumina/MGI | 500bp 打断Meta文库 | 常规样本:20-50G 复杂样本:内部评估 |
分析流程
分析内容
标准分析 | 高级分析 |
1、物种注释 | 1、物种与功能组成分析 |
2、宏基因组组装 | 2、物种与功能差异分析 |
3、宏基因组分箱 | 3、样本间比较分析 |
4、宏基因基因结构和功能注释 | |
5、高完整度基因组圈图 |
扩增子测序 or 宏基因组测序?
目前肠道微生物组研究最常用的两种方法是扩增子测序和宏基因组测序。扩增子测序可以进行物种分类、物种丰度、揭示环境因子和微生物群落之间的相互关系,但是不能进行基因预测及功能注释。宏基因组测序不但能够获得环境物种组成和丰度信息,还可以对微生物群体基因组成及功能、特定环境相关的代谢通路等进行全面分析,从而深入挖掘和研究具有应用价值的功能基因。因此,在肠道微生物组学研究中,宏基因组测序可以用于新病原的发现、抗性基因的研究、疾病相关代谢研究等。
基于纳米孔测序的宏基因组研究
由于受群落中大量微生物物种内和物种间重复序列双重因素的影响,宏基因组的组装比普通动植物基因组的组装难度更大,因此基于二代测序技术的宏基因组测序因读长短、不能跨越重复序列、高GC含量序列等,无法真正揭示菌群的复杂情况。
虽然宏基因组相关研究的文章非常多,已经验证了很多疾病均与肠道微生物有关。但是大部分研究的结论都只是相关性,即某种菌可能跟某种疾病有关,也有可能跟另外一种疾病有关,无法得到准确的单体型、完整的质粒,也无法完全区别菌株内部的差异性。希望组重磅推出基于Nanopore测序的宏基因组研究,突破二代测序技术瓶颈,以期真正找到某种菌里面的某一个质粒或某种菌里面的某些特定基因,或者某种菌里面的某一些变异结构导致的某种疾病。