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      我們內(nèi)臟中的細(xì)菌如何相互關(guān)聯(lián)新技術(shù)提供了洞察力
      
			
      
				2019-04-22 09:35:39
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      加利福尼亞大學(xué)微生物群創(chuàng)新中心(CMI)的研究人員已經(jīng)驗(yàn)證了一種用于微生物組研究的新方法，該方法可以幫助檢測微生物群落組成的細(xì)微變化，并提供對(duì)社區(qū)成員進(jìn)化歷史的深入了解。該方法比現(xiàn)有技術(shù)更敏感，可以徹底改變微生物組數(shù)據(jù)的分析方式。研究結(jié)果于4月17日在mSystems上發(fā)表。
      

      我們內(nèi)臟中的細(xì)菌如何相互關(guān)聯(lián)新技術(shù)提供了洞察力
      

      當(dāng)試圖確定存在于給定環(huán)境中的細(xì)菌的身份時(shí)，例如人類腸道，研究人員經(jīng)常尋找編碼16S分子的基因的差異，這是細(xì)菌繁殖所必需的。
      

      “所有細(xì)菌都含有16S基因”，CMI主任和加州大學(xué)圣地亞哥分校兒科和計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程教授Rob Knight的實(shí)驗(yàn)室博士后Stefan Janssen說。“如果他們沒有，他們就無法繁殖。我們可以通過觀察這個(gè)基因的核苷酸序列來判斷誰是誰。”
      

      細(xì)菌種類之間的序列是不同的，因?yàn)閺?fù)制一個(gè)人的DNA的自然過程容易出錯(cuò)，并且可能引入遺傳物質(zhì)的變化 - 這是導(dǎo)致新物種興起的事物之一。利用這些序列，研究人員可以從頭開始追蹤和構(gòu)建生物的進(jìn)化歷史。
      

      為什么理解生物進(jìn)化史很重要?Janssen說，這是創(chuàng)新的基礎(chǔ)。
      

      “我們可以為密切相關(guān)的生物推斷出類似的功能，”Janssen說。“這使我們能夠利用生物學(xué) - 采取自然界幾個(gè)世紀(jì)以來所做的事情，并最大限度地發(fā)揮其對(duì)人類利益的潛力。”
      

      但是嘗試使用16S序列從頭開始構(gòu)建有機(jī)體或一組有機(jī)體的進(jìn)化歷史存在問題：它經(jīng)常是錯(cuò)誤的。
      

      “科學(xué)家有時(shí)會(huì)使用所謂的'參考系統(tǒng)發(fā)育樹'，”詹森說。“系統(tǒng)發(fā)育樹是我們可視化生物體進(jìn)化歷史的一種方式。它們可用于確定樣品中微生物的復(fù)雜性(它們彼此之間有多么不同)，并用于比較一個(gè)樣品中的微生物。不幸的是，由16S測序產(chǎn)生的短序??列不包含足夠的信息，我們無法準(zhǔn)確地引用現(xiàn)有的樹。“
      

      為了解決這個(gè)問題，Janssen和他的團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用了一種新的算法和現(xiàn)有的方法，將16S測序產(chǎn)生的DNA的短片段插入到參考樹中。該技術(shù)比從頭創(chuàng)建樹更準(zhǔn)確，更敏感，這將使研究人員能夠從數(shù)據(jù)中獲得更多。
      

      事實(shí)上，Janssen說，我們甚至可以發(fā)現(xiàn)腸道微生物組的微小變化，這些變化是由飲食變化引起的。“就微生物群落組成而言，我們可以很容易地分辨出皮膚樣本和糞便樣本之間的差異。但微妙的變化，例如當(dāng)有人改變飲食時(shí)，那些人可能只能通過這種技術(shù)檢測出來。”
      

      研究人員使用鳥糞驗(yàn)證了新的方法：
      

      糞便樣本取自在阿拉斯加大陸繁殖的九種不同鳥類。這些鳥處于不同的發(fā)育階段：孵化年或成年。使用這種新方法，研究人員能夠檢測出幼鳥與成年鳥類中存在的微生物群落的差異- 使用現(xiàn)有方法無法看到的效果。
      

      “我們的研究結(jié)果對(duì)益生前和益生菌研究具有重大意義，”Janssen說。“社區(qū)的轉(zhuǎn)變可能非常小，只有這項(xiàng)技術(shù)可以彌補(bǔ)治療組和對(duì)照組之間的差異。”
      

      該論文的標(biāo)題是“精確擴(kuò)增子序列的系統(tǒng)發(fā)育位置改善了與臨床信息的關(guān)聯(lián)”。
      
			

			
        
      
			
      
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