美吉生物

环境微生态 多组学测序 多组学测序

产品简介 产品互动

   多组学技术(Multi-Omics)结合两种或两种以上组学研究方法,如基因组、转录组、蛋白组或代谢组,对生物样本进行系统研究,同时将各组学的数据加以整合分析并深入挖掘生物学数据。在环境微生物群落研究领域,微生物多样性测序、宏基因组、宏转录组、宏蛋白组、宏代谢组等技术的交叉融合,为微生物群落的结构组成、基因功能、代谢途径、微生物-环境互作研究提供了新的研究思路。通过多组学技术,不仅可以注释并解析环境微生物群落的结构与功能,还可以比较实验组与对照组在不同水平下物种的活性丰度、基因的差异表达、代谢途径的强弱,进而解析生物学过程(疾病发生、环境治理、食品发酵等)的内在机制。


多组学研究优势

    生物学现象复杂多变,基因表达调控复杂,且基因转录或翻译后还有各种修饰,进行单一组学研究时结论往往不够全面,因此单一组学研究存在瓶颈。在环境/宿主微生态研究领域, 多组学深度结合分析将宏基因组(MG)及宏转录组(MT)从拼接开始就一起分析,MGMT使用统一标准(RPKM)进行物种、功能的比较;通过MT/MG比值分析物种、功能的转录活性;研究微生物-环境互作等,深入揭示生物学现象背后的作用机制。微生态领域的研究逐渐从单一组学向多组学联合分析发展是大势所趋。

产品流程



技术参数


产品类型

平台选择

宏基因组

Illumina HiSeq 4000

宏转录组

宏蛋白组

Triple TOF 5600;  Q-Exactive;  Orbitrap FusionTM TribridTM

宏代谢组

QTrap5500;  Triple TOF 5600;  Agilent 890A-5975C


案例一:补充益生菌使经抗生素治疗和剖腹产婴儿的肠道菌群组成和功能恢复正常


   剖腹产或接受抗生素治疗的婴儿发生代谢、炎症和免疫疾病的风险会增加,这可能是由于在关键发育时期正常肠道微生物群受到破坏。本研究通过一项双盲、安慰剂对照的随机临床试验研究益生菌补充剂是否能改善抗生素使用或剖腹产对婴儿菌群的影响。

 

实验设计:


 

 

实验结果:


 

补充益生菌和喂养方式对婴儿肠道菌群的影响。(A-E)补充益生菌后,Bifidobacterium breveLactobacillus rhamnosus显著增加,且母乳喂养的变化大于配方奶粉喂养;(F)益生菌的补充明显影响了顺产的非抗生素治疗的婴儿肠道菌群组成;(G)补充益生菌会影响双歧杆菌的组成,且其对母乳喂养的婴儿的影响程度高于配方奶粉喂养的婴儿。

 

 


 

补充益生菌对不同喂养方式的婴儿菌群的影响不同。

 


 

补充益生菌和分娩方式对微生物群的影响。(A)基于16S rRNA扩增子数据,不同组中纲水平物种占比;(B)与顺产婴儿相比,科水平上差异显著的菌株;补充益生菌和分娩方式对宏蛋白组学(c)和宏基因组(d)的主坐标分析的影响。

 

案例二 专业运动员的菌群在组成及功能性代谢水平上与久坐人群有差异


有规律的锻炼会导致多种器官的分子和生理反应,包括许多以免疫、代谢和微生物--脑轴为中心的反应。除了在中枢神经系统的营养作用,运动会显示出全身和末端器官的抗炎作用,并有助于更有效的碳水化合物代谢。增加体育锻炼可以为许多与肠道微生物有关的慢性疾病提供有效的治疗和预防策略。相反,久坐不动的生活方式是西方发达社会发病率的一个主要因素,并与许多富裕疾病的高风险相关,如肥胖、糖尿病、哮喘和心血管疾病等。本文通过宏基因组结合代谢组比较运动员与久坐人群的物种组成、功能和代谢差异。

 

实验设计:


 

实验结果:



 

组间微生物宏基因组和代谢组比较分析。(A)运动员代谢通路多样性高于两个对照组;

B)不同组间的代谢通路有显著变化(Adonis PERMANOVA p<0.05);尿液(C)和粪便(D)质子核磁共振的交叉验证正交偏最小二乘回归判别式(OPLS-DA)分析,OPLS-DA结果表明,运动员和对照组之间有差异。

 


 

2 微生物代谢功能组间变异和代谢通路与临床指标变量、饮食变量的关联分析。(A根据代谢功能分类的具有统计学显著差异的代谢通路的平均相对丰度值(Kruskal-Wallis p<0.05;(B与饮食成分和血清代谢显著相关的代谢通路的数量(Benjamini-Hochberg corrected p<0.05)。

 


 

3 运动员比对照组具有更多的短链脂肪酸。(A与短链脂肪酸具有相关性的细菌类群;(BGC-MS测定的粪便中短链脂肪酸平均浓度;(C与短链脂肪酸浓度相关的代谢通路的定量统计。

 


 


 

4 运动员和对照组由代谢通路到代谢物的相关性分析。(A粪便中源于水的代谢物与代谢通路具有显著相关性,图中纵坐标是对具有相关性的代谢通路计数统计;(B)与尿代谢物具有显著相关性的代谢通路,并展示相关性数量统计结果;(C)根据图A种展示显著相关性,计算占总相关的比例;(D)B展示的相关性认为是总相关性中的组成部分。

 

参考文献:

[1] Korpela K , Salonen A , Vepsäläinen, Outi, et al. Probiotic supplementation restores normal microbiota composition and function in antibiotic-treated and in caesarean-born infants[J]. Microbiome, 2018, 6(1).

[2] Barton W, Penney NC, Cronin O, et al. The microbiome of professional athletes differs from that of more sedentary subjects in composition and particularly at the functional metabolic level[J]. Gut, 2017.

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