当前位置:主页 > 医学论文 > 护理论文 >

宏基因组学技术在病原体检测中的应用

发布时间:2019-01-08 18:11
【摘要】:环境微生物是地球上种类最多、数量最大、分布最广的生物类型,据估计,地球上存在超过1030个微生物。微生物的传统研究方法主要是基于微生物纯培养和分离,到目前为止,绝大多数微生物(99%以上)无法依靠上述方法获得,这极大地限制了对微生物的研究。借助于高通量测序技术快速发展起来的宏基因组学,在病原体检测中发挥着越来越重要的作用。宏基因组测序无需筛选得到各微生物群落的纯培养物,而是直接测定样品中所有微生物的核酸序列,这样可避免实验污染带来的偏差。宏基因组学的研究主要有16S rDNA测序和全基因组测序两种。16S rDNA测序以环境样品中的16S rDNA为研究对象,全基因组测序(whole genome sequencing)只需直接提取出微生物基因组进行测序。本研究基于宏基因组测序,探索未知病因样本中可能存在的致病微生物,为揭示疾病的发生和发展提供线索。我们提取10份烂脚病样品细菌核酸,扩增16S rDNA的V1~V2高变区,测序后分析其中的菌群构成,在所有样本中均有检出与伤口溃烂有关的金黄色葡萄球菌和链球菌。16S rDNA测序有较多环节需要改进,如细菌核酸的提取、高变区的选择、通用引物的选择、测序平台的选择以及后期数据分析策略的选择。我们试验了七种方法对模拟样本进行细菌核酸提取,测序后,分析模拟样本中各种细菌的含量和相对分布,寻找一种广谱、高效的细菌核酸提取方法。在筛查一份未知病因发热病人的样品时,我们测序了其中病毒的宏基因组,发现了一株属于Microviridae的病毒基因组IME-16,与以往报道差异比较大,我们对其进行了注释、进化分析以及结构蛋白的分析,推测IME-16可能是与alphaviruses距离较远的一支。在测序一份乙肝病人血清样品的病毒宏基因组时,我们优化了生物信息分析方法,加快了数据分析的速度,同时也发现了一些以往报道与肝炎有关的Anelloviridae病毒序列,其中共发现10株Torque Teno Midi Virus(TTMDV)序列和3株Torque Teno Virus(TTV)序列与以往报道的序列差异大,我们对这些序列进行注释和进化分析,证实它们属于新型的Anelloviridae病毒。综上所述,我们采用宏基因组测序,筛查了一批未知病因烂脚病样品、一份未知病因发热血清样品以及一份乙型肝炎病人血清样品,发现了与疾病有关的致病菌以及新型病毒全基因组序列,同时,我们改进细菌基因组提取方法和数据分析方法。总之,随着宏基因组测序方法改进和分析技术提高,宏基因组学必将在病原体检测方面作出重大贡献。
[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

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 孟飞;俞春娜;王秋岩;谢恬;;宏基因组与宏基因组学[J];中国生物化学与分子生物学报;2010年02期

2 刘海燕;常玉梅;;宏基因组学及在人体微生物研究上的应用[J];中国现代医学杂志;2012年08期

3 周通;牛荣丽;林秀坤;;宏基因组学在海洋药物研究中的应用[J];中国海洋药物;2006年02期

4 楚雍烈;杨娥;;宏基因组学及其技术的研究进展[J];西安交通大学学报(医学版);2008年06期

5 丁贤;殷波;李慧贤;杜纪坤;周世宁;;宏基因组学在微生物活性物质筛选中的应用[J];中国微生态学杂志;2010年06期

6 印蕾;高向东;顾觉奋;;宏基因组技术研究进展[J];中国医药生物技术;2012年03期

7 季钧淘;胡天惠;;宏基因组学及其在医药学中的应用[J];海峡预防医学杂志;2011年03期

8 吴旧生;王鹏歧;刘月环;;宏基因组学与动物病原微生物检测[J];中国比较医学杂志;2014年09期

9 赵勇;黄劲松;宋新蕊;陈禹保;童贻刚;;宏基因组的生物信息分析[J];生物信息学;2013年04期

10 范胜涛;高玉伟;夏咸柱;;病毒宏基因组学在医学领域的应用[J];中国生物制品学杂志;2014年02期

相关会议论文 前10条

1 阎冰;许云;马超;洪葵;;宏基因组克隆——微生物活性物质筛选的新途径[A];中国海洋生化学术会议论文荟萃集[C];2005年

2 张桂敏;王裔雄;胡勇;马立新;;一种简便快速构建宏基因组文库的方法[A];2008年中国微生物学会学术年会论文摘要集[C];2008年

3 黄雅丽;陆勇军;赖心田;张炯;林永成;周世宁;;南海微生物宏基因组文库的构建及功能基因初步筛选[A];微生物实用技术生态环境应用学术研讨会论文集[C];2008年

4 黄雅丽;李慧贤;张炯;杜纪坤;谭红铭;陆勇军;周世宁;;深海宏基因组文库筛选及新的功能基因[A];2010年第四届全国微生物遗传学学术研讨会论文摘要集[C];2010年

5 彭晴;张雪;关国华;李颖;;一个克隆自海洋底泥宏基因组文库的脂酶新基因[A];2008年中国微生物学会学术年会论文摘要集[C];2008年

6 代俊;江帆;彭方;方呈祥;;深海沉积物宏基因组文库中产甲壳素酶克隆的筛选[A];基因开启未来:新时代的遗传学与科技进步——湖北省遗传学会第八次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2009年

7 沈月毛;;通过构建宏基因组文库探讨植物美登木素生物合成起源[A];2008年中国微生物学会学术年会论文摘要集[C];2008年

8 谢福莉;陈大松;程国军;魏力;李友国;;通过宏基因组学途径研究参与氮素循环主要过程的相关功能新基因[A];2006年度学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年

9 何彪;涂长春;;病毒宏基因组学的研究现状及应用[A];中国畜牧兽医学会兽医公共卫生学分会第三次学术研讨会论文集[C];2012年

10 牛泽;曾艳;王敏;杨慧;马荣才;高俊莲;;北京地区重金属污染土壤DNA提取及宏基因组文库构建[A];第十次全国环境微生物学术研讨会论文摘要集[C];2007年

相关重要报纸文章 前6条

1 记者 谭大跃 第五燕燕 实习生 栗洋洋;200余国际顶尖科学家聚深探讨宏基因组学[N];深圳特区报;2010年

2 记者 刘传书;我国科学家完成肠道微生物与Ⅱ型糖尿病的宏基因组关联分析[N];科技日报;2012年

3 王庆;宏基因组学:慧眼巧识微生物[N];工人日报;2014年

4 记者 熊燕;国际首例共生菌宏基因组文库在昆建成[N];云南日报;2009年

5 记者 杨婧如 通讯员 胡雯 刘佳;全球基因专家汇聚深圳话前沿[N];深圳特区报;2013年

6 通讯员 梁淡丽 记者 刘传书;中外科学家全方位分析全球微生物群落[N];科技日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 苟敏;基于宏基因组的芳烃加氧酶获取及特性研究[D];大连理工大学;2011年

2 贺蕊;式根岛海绵宏基因组文库活性物质研究[D];重庆大学;2013年

3 常秦;宏基因组数据分析中的统计方法研究[D];山东大学;2012年

4 彭帅;应用宏基因组方法检测猪致病微生物及分析牛胃菌群组成[D];吉林大学;2015年

5 江夏薇;基于嗜耐盐菌基因组分析与深海宏基因组文库的酯酶研究[D];浙江大学;2013年

6 储新民;南海海洋微生物宏基因组文库中酯酶基因的筛选与鉴定[D];中国科学技术大学;2008年

7 赵晶;南极中山站沉积物中微生物多样性分析及宏基因组文库研究[D];厦门大学;2007年

8 侯战辉;中国南海海绵共生微生物的宏基因组研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年

9 单同领;病毒宏基因组学分析儿童和猪肠道病毒群落及23株病毒的初步研究[D];上海交通大学;2011年

10 谢伟;深海热液口微生物群落环境适应性及其基因资源研究[D];华中科技大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 覃千山;基于宏基因组的未培养互营烃降解菌‘Candidatus Smithella cisternae’的生物信息学研究[D];中国农业科学院;2015年

2 王伟;宏基因组学技术在病原体检测中的应用[D];安徽医科大学;2015年

3 周俊雄;天然木质纤维素降解机制的宏基因组学和宏蛋白质组学分析[D];福建师范大学;2015年

4 金鹏;来源于宏基因组耐有机溶剂新酯酶的克隆及酶学性质表征[D];杭州师范大学;2012年

5 周秀玲;利用宏基因组方法获得新酯酶基因及酶学性质研究[D];杭州师范大学;2012年

6 刘家英;从环境样本宏基因组中筛选酯酶相关基因[D];华东理工大学;2013年

7 袁志辉;宏基因组学方法在环境微生物生态及基因查找中的应用研究[D];西南大学;2006年

8 曹婧;云南省鼠类肠道病毒宏基因组研究[D];大理学院;2015年

9 马淑华;兔盲肠宏基因组中β-葡萄糖苷酶基因的分离研究[D];西南大学;2008年

10 田国梁;养殖水体环境微生物宏基因组文库构建和亚硝酸盐降解克隆子的筛选[D];华南理工大学;2013年



本文编号:2404953

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/huliyixuelunwen/2404953.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户b5f5d***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com