简单四步,启动你的肠道微生物研究

人体肠道内的微生物中,超过99%都是细菌,存活着数量大约有100兆个,有500~1000个不同的种类。这些数目庞大的细菌大致可以分为三个大类。

 

1.共生菌群,占肠道菌群的大多数,是人体健康不可缺少的要素。其参与食物的消化,有助于保护我们的肠道。如双歧杆菌、乳酸杆菌等,许多益生菌产品即是用于补充或者刺激双歧杆菌的生长。

 

2.致病菌群,数量一旦失控大量生长,就会引发多种疾病。其本身不属于肠道,误食后会导致食物中毒等,如常见的沙门氏菌。

 

3.条件致病菌群(肠球菌、肠杆菌等),是肠道中的不稳定因素,正常情况下,共生菌群占优势,当共生菌群遭到破坏,这些条件致病菌群就会引发许多肠道疾病。

 

肠道,条件致病菌群

 

如今,肠道菌群因其在人类健康和疾病中的作用而受到媒体的广泛关注。从影响免疫反应到影响我们的大脑,肠道微生物群是我们生活中一个重要而必要的方面。因此,目前对肠道微生物组的研究正集中于开发用于疾病检测和治疗应用的生物标志物。对此研究领域感兴趣,如下4个简单的步骤让你快速开始你的研究。

 

  1.  确定研究类型

 

根据你的具体目标,研究类型可以分为三组:纵向研究,横向研究或队列研究,以及干预研究。如果你想研究同一个人体内的微生物组成随时间的变化,纵向研究是最好的选择。然而,如果你想比较两个不同个体之间的微生物组组成,那么横向研究或队列研究是正确的方法。如果你想观察接受治疗的人(如药物、饮食等)和没有接受治疗的人的微生物群落的差异,那么干预研究是最好的。

 

2.确定样品类型和收集方法

 

正如我们所知,每一种样品都有不同的优点和缺点。经典的粪便样本可能是最方便的,如果计划经常监测微生物组的变化或进行大规模的研究,它也是最通用的。这种取样方法,具有非侵入性,不会直接导致出血和肠道不适,因此,这种方法有助于降低受试者的流失率。

 

然而,样本中可能含有死细菌。而且,无法控制如何收集样本,可能导致更多的取样变量。

 

样本,微生物组,取样

 

与粪便样本相比,直肠拭子更容易取样,但如果操作不当,有可能导致皮肤细菌污染和生物量不足。当需要评估宿主和微生物的相互作用时,腔刷是一种更好的方法,这是因为更多的细菌进入宿主DNA,特别是与活检相比,同时,它也会导致更大的粘膜覆盖范围。尽管如此,与其他方法相比,仍有机会获得较低的生物量。活检的优点在于它能准确定位感兴趣的部位,但活检对受试者来说可能是最痛苦的,在大型研究中并不理想。

 

近年来,一种新的激光捕获显微切割法提供了一种直接分离复杂组织特定切片的方法,它通过激光波束将目标细胞固定在特定的平台上,可以获得更高的精度。

 

  1. 确定合适的DNA和RNA提取方法

 

一般来说,排便后样本存储在-20°C 15分钟内是可以的。但是,如果正在进行一项大型研究,并且有成百上千的样本,那么这种存储方法是不适用的。可以考虑将它们储存在较低的温度下,以防止由于长时间的等待而对DNA和RNA造成进一步的损害。大量不需要的宿主DNA和RNA使细菌核酸的提取成为一项复杂的任务,缺乏适用于所有样本的金标方法只会使情况更糟。因此,始终使用一个合适的提取协议是很重要的,将有助于在整个研究过程中最小化标准偏差。如果不确定使用哪种方法,可以访问国际人体微生物标准网站(http://www.microbiome-standards.org/ )。

 

  1. 选择测序平台和生物信息管道

 

当测序一个大约300 bp的扩增子时,大多数人使用Illumina MiSeq和Ion PGM等测序系统。举例来说,如果您想要覆盖可变的16S rRNA序列来创建一个系统进化树,这个平台将有助于提高分析的准确性。至于鸟枪法测序,可能需要更多的测序读取来覆盖整个基因组。你从测序仪器中得到的各种分析管道,它们能做的是极其有限的。因此,在处理16S rRNA扩增子,可以使用Mothur和QIIME首先生成基本分析。对于来自鸟枪测序的复杂数据的高级分析,可与能够执行多元分析的团队合作。

 

 

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