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        科學家開發(fā)了用于分析腸道細菌的有力方法
        
			
        
				2019-01-28 14:20:35
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        一群俄羅斯科學家，其中包括莫斯科物理科學與技術學院的工作人員，提出了一種新方法，用于比較所研究的生物材料樣本中所有生物的宏基因組偶聯DNA序列。該方法可以更有效，快速地解決比較樣品的任務，并且可以很容易地嵌入到任何宏基因組研究的數據分析過程中。該研究已發(fā)表在BMC生物信息學期刊上。
        

        科學家開發(fā)了用于分析腸道細菌的有力方法
        

        居住在人體內的細菌為科學家們研究宏基因組學提供了一個特殊的地方。宏基因組學的重要性不容小覷：我們體內的細菌細胞數量超過我們自己的一個數量級，其中大多數細胞位于腸道內。全球項目，如人類微生物組項目，已透露，組成細菌群落的影響著我們的疾病的風險，最佳的飲食，心情，甚至創(chuàng)造性的選擇。反之亦然 - 這些微生物的成分對體內發(fā)生的過程敏感。因此，通過比較樣本患者和具有健康腸道宏基因組的人，從長遠來看，可以評估糖尿病或糖尿病等危險疾病的風險。炎癥性腸病。
        

        宏基因組分析的傳統(tǒng)方法是根據其分類組成，發(fā)現的每種微生物物種的百分比來比較樣品。為了確定樣品的組成，將其遺傳序列與稱為參考集的已知細菌基因組的數據庫進行比較。然而，這種方法有幾個缺點。首先，參考基因組通常是不準確的，因為確定參考基因組的組成是一項計算復雜且耗時的任務，特別是對于難以培養(yǎng)的物種; 并且在實驗室中分離的物種的基因組可以攜帶與生活在自然環(huán)境中的相同物種顯著不同的一組基因。其次，并非所有生物都是在參考基因組中收集的; 這些生物的例子是病毒。因此，在分析期間，不會考慮與參考樣品不匹配的那部分樣品序列，盡管它可能非常大且重要。同時，一個基于k-mer頻率比較的方法不需要求助于參考樣本或存在關于所研究生物的任何信息; 因此，對樣品中的所有序列進行分析，得到最佳結果。該方法基于生物體基因組序列的表示作為具有特定長度“k”的核苷酸“單詞”的所有實例的集合，稱為k-mers。因為基因組是每種生物的獨特序列，所以這些“單詞”的集合在個體生物之間也不同。因此，宏基因組的所有k聚體的集合可以被視為一組集合，即其組成生物體。這允許在比較樣品時評估細菌組成的差異。
        

        為了測試k-mer技術與傳統(tǒng)方法相比的有效性，使用了兩組宏基因組數據 - 一組實際數據和一組人工生成的數據。人工數據(由基因組產生，具有預先已知的比例)便于用于測試該方法，該序列是精確已知的，并且可以通過將它們與先驗的正確值進行比較來評估結果。來自美國和中國居民的腸道宏基因組被用作真實數據。
        

        眾所周知，細菌腸道群落在群體之間存在顯著差異，并且算法顯示出來; 正是那些顯示組成差異的指標。因此，評估方法有效性的標準是可以區(qū)分宏基因組的程度 - 即中國宏基因組與美國宏基因組的差異程度。
        

        通過比較k-mers，該方法在兩種數據類型中都顯示出比使用傳統(tǒng)映射與參考集時更好的結果。此外，當使用真實數據時，k-mer和傳統(tǒng)方法的腸道結果之間的不匹配使得研究人員能夠檢測到腸道宏基因組的另一個重要組成部分 - 即細菌噬菌體crAssphage，它已經逃脫了研究人員使用傳統(tǒng)方法。該文章的作者Dmitri Alexeev說：“有趣的是，這些基因不僅可以被看作是帶有編碼在其中的蛋白質的DNA片段，而且可以被視為一般的信息。正是這種信息的區(qū)別使我們能夠識別新的已知基因目錄中沒有描述的DNA片段。看看其他研究小組如何使用這種方法很有趣。“
        

        該技術使研究人員能夠更有效，更準確地發(fā)現各種細菌群落的宏基因組之間的差異，這有助于研究，診斷和治療許多人類疾病。
        
			

			
          
        
			
        
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