宏基因组学技术在病原体检测中的应用
[Abstract]:Environmental microorganisms are the most abundant and widely distributed organisms on the earth. It is estimated that there are more than 1030 microbes on the earth. The traditional research methods of microorganisms are mainly based on the pure culture and isolation of microorganisms. Up to now, most of the microorganisms (over 99%) cannot be obtained by these methods, which greatly limits the research of microbes. Macrogenomics, which is rapidly developed by high throughput sequencing, plays a more and more important role in pathogen detection. The nucleic acid sequences of all microbes in the samples can be determined directly without screening the pure culture of each microbial community by macro genome sequencing, which can avoid the deviation caused by the experimental contamination. The study of macrogenomics mainly includes 16s rDNA sequencing and whole genome sequencing. 16s rDNA sequencing takes 16s rDNA in environmental samples as the research object. The whole genome sequencing (whole genome sequencing) only need to extract the microbial genome directly for sequencing. Based on macro genome sequencing, this study explored the possible pathogenic microorganisms in the samples of unknown etiology and provided clues for the occurrence and development of the disease. We extracted bacterial nucleic acid from 10 samples of rotting foot disease and amplified the V1~V2 hypervariable region of 16s rDNA. Staphylococcus aureus and Streptococcus streptococcus associated with wound ulceration were detected in all samples. 16s rDNA sequencing needs to be improved, such as the extraction of bacterial nucleic acid, the selection of hypervariable region, and the selection of universal primers. The selection of sequencing platform and later data analysis strategy. We tested seven methods to extract bacterial nucleic acid from simulated samples. After sequencing, we analyzed the content and relative distribution of various bacteria in simulated samples, and looked for a broad spectrum and high efficiency method for bacterial nucleic acid extraction. In screening a sample of a patient with an unknown cause of fever, we sequenced the macro genome of the virus, and found that the genome IME-16, of a virus belonging to Microviridae was quite different from previous reports, and we annotated it. Evolution analysis and structural protein analysis suggested that IME-16 might be a branch far away from alphaviruses. When sequencing the virus macro genome of a hepatitis B patient's serum sample, we optimized the analysis method of biological information, accelerated the speed of data analysis, and found some previously reported Anelloviridae virus sequences related to hepatitis. A total of 10 Torque Teno Midi Virus (TTMDV) sequences and 3 Torque Teno Virus (TTV) sequences were found to be quite different from those previously reported. We annotated and analyzed these sequences and confirmed that they belong to a new type of Anelloviridae virus. To sum up, we used macro genome sequencing to screen a batch of samples for unknown causes of foot rot, an unknown cause of fever, and a sample for hepatitis B patients. The whole genome sequences of pathogenic bacteria and new viruses have been found. Meanwhile, we have improved the methods of bacterial genome extraction and data analysis. In a word, with the improvement of the method of macro genome sequencing and the improvement of analysis technology, macrogenomics will make a great contribution to the detection of pathogens.
【学位授予单位】:安徽医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:R446.5
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,本文编号:2404953
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