BioRxiv：?jiǎn)渭?xì)胞水平檢測(cè)腸道微生物

生活在我們腸道中的腸道微生物群在控制新陳代謝和減少肥胖和糖尿病等疾病的風(fēng)險(xiǎn)中起著至關(guān)重要的作用。

研究表明，在我們的飲食中添加某些形式的纖維，例如菊粉，能夠促進(jìn)有益微生物生長(zhǎng)并調(diào)節(jié)其平衡以達(dá)到身體健康的目的。然而，在腸道菌群中所有數(shù)十萬(wàn)億種微生物中，很難確定哪種微生物對(duì)機(jī)體健康至關(guān)重要，以及如何對(duì)調(diào)節(jié)膳食纖維以達(dá)到上述目的。這是因?yàn)槟壳澳c道微生物組學(xué)中缺少“參考基因組”的存在，而參考基因組對(duì)于通過(guò)DNA組學(xué)技術(shù)鑒定微生物種群類別十分關(guān)鍵。

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為了解決這個(gè)問(wèn)題，早稻田大學(xué)的科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種新技術(shù)，稱為凝膠珠測(cè)序（SAG-gel）單細(xì)胞擴(kuò)增基因組學(xué)，該技術(shù)可快速提供腸道菌群的多個(gè)基因組信息，并鑒定對(duì)膳食纖維有反應(yīng)的細(xì)菌，該技術(shù)不依賴于現(xiàn)有的參考基因組。此外，由于整個(gè)數(shù)據(jù)均純粹來(lái)自單個(gè)微生物，因此從全基因組測(cè)序的原始數(shù)據(jù)中獲取基因組信息僅需10分鐘。這大大加快了該過(guò)程所需的時(shí)間。

“我們的新的單細(xì)胞基因組測(cè)序技術(shù)可以分別獲取每個(gè)細(xì)菌基因組，并表征微生物群中具有特定功能的未培養(yǎng)細(xì)菌，這可以幫助我們根據(jù)細(xì)菌的纖維代謝和腸道代謝結(jié)果來(lái)估計(jì)代謝特征?！蔽恼峦ㄓ嵶髡?，早稻田大學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院助理教授Masahito Hosokawa說(shuō)。 “它引入了對(duì)腸道中無(wú)法培養(yǎng)的細(xì)菌的功能分析?！?br/>
在這一研究中，科學(xué)家給小鼠喂食菊粉長(zhǎng)達(dá)兩周時(shí)間，之后使用上述技術(shù)將小鼠糞便樣品中得到的單個(gè)細(xì)菌隨機(jī)“捕獲”成微小的凝膠珠。然后，將細(xì)菌單細(xì)胞結(jié)合在漂浮在試管中的凝膠珠中進(jìn)行單獨(dú)處理，并通過(guò)大規(guī)模測(cè)序獲得300多個(gè)單細(xì)胞擴(kuò)增基因組（SAG）或單細(xì)胞基因組。因?yàn)槊總€(gè)SAG平均由數(shù)以萬(wàn)計(jì)的讀數(shù)組成，所以它可以實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的靶細(xì)胞全基因組測(cè)序。經(jīng)過(guò)質(zhì)量控制并對(duì)SAG進(jìn)行分類后，科學(xué)家確定了哪些細(xì)菌負(fù)責(zé)分解菊粉并從中提取能量。

 “根據(jù)我們的結(jié)果，富含菊粉的飲食增加了小鼠腸道內(nèi)的擬桿菌屬的活性。此外，從新發(fā)現(xiàn)的擬桿菌屬物種的基因組信息中心，我們發(fā)現(xiàn)了用于分解菊粉的特定基因簇和用于生產(chǎn)特定短鏈脂肪酸的特定代謝途徑。將來(lái)將幫助科學(xué)家根據(jù)特定菌群的含量與活性來(lái)預(yù)測(cè)膳食纖維的效果。”（世聯(lián)博研(Bioexcellence)世聯(lián)博研Bioexcellence）

小編推薦會(huì)議 2020（第六屆）腸道微生態(tài)與健康國(guó)際研討會(huì)
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