在这十年里,科学家们对于人体微生物的了解逐渐加深,对人体微生态的多样性和分布也认识不少了,但是我们对于微生物组如何与宿主交互,环境微生物的影响等微生物组生物学仍然知之甚少。
这也就是这一新项目启动的主要原因,目前“国家微生物组计划”有三大目标:首先,支持跨学科研究,以回答多样化生态系统中微生物组的基本问题,如什么是健康的微生物组;其次,开发检测、分析微生物组的工具,如实时检测空气、土壤、水或人体微生物的手持传感器;第三,培训更多的微生物组相关工作人员。
但这一项目想要顺利开展并不容易,首先虽然有显微成像,低成本高通量基因测序技术的发展,以及多种数据分析的生物信息学工具跃进,但是微生物的数量庞大,种类繁多,尤其是土壤,海洋和大气中的微生物群落,收集分析并不容易,一般来说在微生物组样品中,宿主DNA占了绝大部分,有时甚至高达99%。 在实际样品中,微生物组DNA往往跟我们不想测序的东西裹在一起。
那么如何很解决这些问题,微生物组学真正的新技术在哪里呢 【详细内容】
样品收集与保存
来自芝加哥大学的微生物生态学家 Jack Gilbert曾表示,“微生物多样化多到可怕,而且复杂。任何特殊处理都会改变其组成部分。”即使是微生物菌群最小的变化或者相对丰度改变,也会极大的干扰群体比对,因此样品收集和储存方法引起的变化越小越好。
2014年,美国福赛思研究所、麻省综合医院(MGH)和哈佛大学公共卫生学院等处的科学家,开发出一种新的方法,收集用于基因组和转录组分析的唾液与粪便。该方法不需要专业人员和设施,同时还能保持样品的完整性。
研究人员设计了固定剂的选择和取样流程(如下图)。可让8名受试者在家里收集微生物样品,然后将其运至实验室进行多种类型的分子分析。尽管采用不同的取样方法,微生物种类、基因和基因转录组成,在所有样品中都是一致的。随后对这些样品进行的分析表明,测量的人类微生物组的功能潜力和功能活性之间存在着有趣的异同点。在这项研究中是目前为止,结合表型分类学、宏基因组学和宏转录组数据谱,进行的第一个人类微生物组研究。结果详细描述了肠道菌群基因组潜能和基因表达之间的关系,验证了在受试者收集和运输的样品中开展宏转录组研究的可行性。【详细内容】
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