宏病毒组学是宏基因组学的一个分支,但与传统的宏基因组学概念不同,它是在宏基因组学概念的基础上,结合病毒自身的特点,将宏基因组学方法应用到病毒学领域而形成的。2002年,Breitbart等(BreitbartM,etal,2002)将宏基因组学方法应用于海洋病毒群落的研究,发现噬菌体为海水中主要病毒组,这一研究标志着宏病毒组学正式应用于科学研究。简而言之,宏病毒组学就是应用特殊方法把特定环境中所有病毒与其他微生物分开,然后提取的病毒核酸,用高通量技术进行病毒核酸测序,依托现有数据库进行相应的比对工作,并运用软件分析处理后得到研究样品中病毒群落的组成信息。由于微生物是对无菌性的重大威胁,对环境微生物的准确鉴定通常是制药行业良好的生产实践(GMP)要求。长沙肠道微生物多样性分析要多久
宏病毒组是病毒的宏基因组,该技术是随着高通量测序技术的兴起而发展起来的。该技术主要是使用大量微生物群体样本的测序数据和生物信息学分析手段,以多种数据库为基础,进行群体的种类和功能分析。因此,它主要的应用场景在于微生物群体研究,如肠道微生物、皮肤微生物、口腔微生物、水体微生物、土壤微生物等。一直以来宏基因组技术都是在细菌领域使用,病毒的样本收集困难、文库构建繁琐、数据库不完善,因此宏基因组技术未能获得普遍应用。上海探普生物科技有限公司立志专门解决病毒方向的基因组研究难题,开发了整套的样本处理和生信分析流程,基于这套流程,研究者们想对样本进行宏病毒组测序就很容易实现了。河南病原微生物多样性测序分析检测由于各种微生物所具有的酶系统不完全相同,对许多物质的分解能力亦不一致。
在传统的诊断检测中对病原体的诊断检测是通过体外培养的方式进行,但是不同微生物的培养条件不一样;不同的微生物的培养技术要求也不一样;同时,体外培养受时间、空间和培养技术人员的限制。宏基因组分析技术是一种的病源体诊断检测技术,可以在不通过任何培养过程的条件下,通过基因序列的比对,发现和鉴别罕见病源体引起的疾病,从而针对性地使用药物,使病源微生物传染所形成的疾病的准确、高效。元基因组(宏基因组)学研究不要求对每个微生物进行分离、纯化和培养,而是直接从样品中提取基因组DNA后进行测序分析。通过元基因组测序,能够揭示微生物群落多样性、种群结构、进化关系、功能活性及环境之间的相互协作关系,极大地扩展了微生物学的研究范围。
传统上人类血液被认为是无菌的,微生物血浆细胞游离DNA(mcfDNA)可能有两种来源,包括微生物(细菌,病毒或噬菌体)的易位,这是指属于人类微生物组的微生物细胞或其组成部分通过与外部环境连通的上皮粘膜进入循环系统。另外,当组织粘膜被局部传染(例如口腔,肺和皮肤传染)或物理损伤(例如侵入性的手术或意外伤害)破坏时,侵入性的病原体可能会偶然进入血液,在严重的情况下引起菌血症或病毒血症。一旦进入循环系统,微生物核酸就会通过循环核酸外切酶被降解,然后形成小的DNA的片段,即微生物血浆细胞游离DNA(mcfDNA)。mcfDNA是一种新兴的传染性疾病诊断生物标志物。尽管绝大多数cfDNA来自于患者自身的细胞,但在急性传染期间可从血浆中检测到微生物病原体的微量物质。宏基因组测序以特定环境中的整个微生物群落作为研究的对象,不需对微生物进行分离培养。
宏基因组测序的挑战:背景干扰,病原样本深藏在大量宿主和其它微生物之内,临床病原常为起始量低,背景噪音大的复杂样本,大量宿主信号掩盖了微量病原信号,致使敏感性偏低,难以有效区分。另外,因为RNA病毒需先转化为互补DNA(cDNA)再进行测序,因此病原宏基因组测序技术对RNA病原体检出率比DNA病毒更低。可以考虑对核酸样本进行特殊的处理,对病毒序列进行特异性富集,再进行建库测序。质量控制:病原宏基因组测序技术涉及一系列繁琐的实验操作过程,例如文库构建涉及到基因组打断,测序接头链接,全基因组扩增等多个步骤,每一步骤的目标是要每个分子都以相同的效率执行每个步骤,打断有损失,连接有差别,扩增有偏好,都会带来检测误差。高通量测序技术对核酸进行测序是非特异的,因此,对一无所知的核酸也可以实现鉴别。杭州皮肤微生物分析技术
微生物的检测可以通过显微镜直接观察。长沙肠道微生物多样性分析要多久
随着测序技术的发展,对微生物群(微生物组)的研究逐渐加深,研究热点越来越多集中于环境和生物体相互作用的微生物群。加之测序成本降低,分析技术不断提升,都使得宏基因组测序技术得到普遍应用。为什么要做宏基因组:宏基因组相对16S来说其物种分辨率会更高,随着物种测序完成越来越多,数据库更加完善,在肠道菌群方面基本能实现97%以上的菌都能鉴定到种,90%以上到菌株层面。而且可以同时获得除RNA病毒外的所有物种的分布。此外包括菌基因组CNV等方法的出现,可以直接通过大规模宏基因组测序不只找到可能的菌,进一步还能鉴定出特定候选基因区段。长沙肠道微生物多样性分析要多久