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宏基因组测序(元基因组测序)介绍

宏基因组测序是对特定环境中的整个微生物群落的基因组信息进行检测,进而研究生境中微生物的群落结构、物种分类、进化关系、基因功能及微生物与生境之间的相互作用关系的一项测序技术。宏基因组测序不依赖传统的微生物分离纯化技术,直接提取生境样本中的总DNA进行测序,为鉴定低丰度的微生物群落和获得更多新基因等提供了新的途径。

 

伯豪特色

  1. 先进的测序平台:使用国际权威主流的Illumina 高通量测序平台,提供高质量测序数据。
  2. 项目经验丰富:可提供肠道、水体、土壤、组织液等多种样本类型的宏基因组与环境、农林及医疗等多领域的分析服务。
  3. 专业全面的服务:经验丰富的技术团队可提供专业的方案设计、检测报告解读、文章写作建议等。
  4. 个性化服务:针对VIP客户的个性化分析需求,提供专业全面的检测服务。提供专业的实验指导和定制高级分析。

 

实验流程

 

分析流程

 

 

方案策略

 

测序平台

  • Hiseq/Xten

 

样本要求

  1. 环境及临床样本(干冰或冰袋运送);
  2. 土壤≥ 5 g(污染土壤样本要适当增加送样量);粪便≥ 3 g;
  3. 水体样本:滤膜(滤膜直径3-4 cm);拭子样本≥ 3个;
  4. DNA(干冰或冰袋运送);
  5. DNA:浓度≥ 50 ng/μL;总量≥ 2 μg;DNA要有明显主带,无降解,OD260/280= 1.8-2.0。

 

部分类似结果展示

 

案例解析

案例一

本文作者通过宏基因组测序来分析肠道微生物与儿童克罗恩氏病(Crohn’s disease, CD)的之间的关系,同时分析完全肠内营养(exclusive enteral nutrition,EEN)治疗后对克罗恩氏病肠道微生物的影响。
研究发现,没有经过EEN治疗的CD病人的肠道微生物的多样性相对于正常人要低(p= 0.006)。另外,ENN治疗后会导致微生物多样性的下降,同时,细菌的群落结构较正常人也发生较大的不同。在基因功能方面,CD病人的肠道微生物较正常人更广泛。但是,其群落多样性有所下降。在CD病人中,与细胞膜转运,硫还原,和营养合成相关的基因较正常人有所不同。与生物素和硫胺素合成相关的基因丰度在EEN治疗后有所下降,而与亚精胺、腐胺生物合成的基因丰度有所增加。因此,EEN治疗CD与调节肠道微生物的多样性有关。

原文出处:Quince C, Ijaz U Z, Loman N, et al. Extensive Modulation of the Fecal Metagenome in Children With Crohn’s Disease During Exclusive Enteral Nutrition. The American journal of gastroenterology, 2015, 110(12): 1718-1729. IF=10.755.

 

常见问题

1、宏基因组测序取样应该注意什么?
在进行肠道,口腔,皮肤取样时,要尽量避免取到宿主本身的组织样本(避免用力刮,擦或者直接用刀切取样本)。如果对取样过程不放心也没关系,我们可以通过增加测序数据量,同时将测序数据与宿主基因组进行mapping,进而去掉宿主基因组信息。

 

2、宏基因组测序和16S rDNA测序有什么区别?
16S rDNA扩增子测序,主要分析环境样品中众多不同类型微生物种类以及它们之间的相对丰度和进化关系。全基因组宏基因组测序,不仅可以分析不同样本间物种丰度的差异,而且可以分析基因丰度的差异,以及富集的基因涉及到的功能和代谢通路等。
两者的区别: 16S rDNA扩增子测序只能获得样本中微生物的组成以及其进化信息,而宏基因组能够样本中微生物组成、进化情况,同时可以在基因水平对微生物参与的代谢通路、基因功能进行研究。16S rDNA扩增子测序可以作为宏基因组测序的预实验,并且可以跟宏基因组结果相互印证。

 

3、 宏基因组测序的推荐的测序量是多少?
一定程度上测序量越大,样本中物种被检出的可能性越大。视环境样本的复杂程度,建议的测序量要求不同。比如土壤样本一般来说成分更为复杂,建议的测序量要高于其他环境样本。其次肠道样本的多样性程度也比较高,建议可以多测一些。一般成分相对简单一些的建议测到6G,而成分相对而言复杂一些的样本建议测到10G以上。