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文献和实验
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提供商 ：美吉生物
服务名称 ：宏基因组测序
宏基因组学技术广泛应用于医学领域，农业领域，环境领域，生物能源，特殊极端环境等，已助力客户发表宏组学文章30+篇。
产品介绍
宏基因组学（Metagenomics），也称元基因组学，利用新一代高通量测序技术（NGS）以特定环境下微生物群体基因组为研究对象，在分析微生物多样性、种群结构、进化关系的基础上，可进一步探究微生物群体功能特性、相互协作关系及与环境之间的关系，发掘潜在的生物学意义。与传统微生物研究方法相比，宏基因组测序技术规避了绝大部分微生物不能培养、痕量菌无法检测的缺点，因此近年来在环境微生物学研究中得到了广泛应用。
适用范围
1. 医学领域：代谢病、肿瘤癌症等；
2. 畜牧领域：肠道、瘤胃（如产甲烷菌类群）与动物健康/营养消化研究等；
3. 农业领域：根际微生物与植物互作、农业耕作/施肥处理与土壤微生物群落等；
4. 环境领域：雾霾处理、污水治理、石油降解、酸性矿水处理及海洋环境等；
5. 生物能源：特殊功能的菌株、基因挖掘、工程菌的开发；
6. 特殊极端环境：极端环境条件下的微生物类群研究。
实验流程
生信分析
送样指南
1. 环境样本：土壤5-10 g，污泥/沉积物5-10 g，水体-滤膜过滤至有可见覆盖物，粪便3-5 g，血液10 mL；
2. DNA：总量 ≥ 1 μg，浓度 ≥ 10 ng/μL，OD260/280=1.8-2.0并确保DNA无降解，无污染；
3. 送样管务必标清样品编号，管口使用Parafilm膜密封；
4. 样品保存期间切忌反复冻融，送样时使用干冰运输。
案例解读
美吉客户文献案例：丁酸梭菌对腹泻型肠易激综合征的症状和粪便菌群的影响
肠易激综合症(Irritable Bowel Syndrome，IBS)是最常见的胃肠道疾病之一，以腹痛或腹部不适为主要症状。IBS根据症状分为4个亚型，以腹泻为主的IBS (IBS-D)更为常见。目前IBS的病因和病理生理学尚不清楚。丁酸梭菌(Clostridium butyricum，CB)是一种产丁酸的革兰氏阳性厌氧菌，存在于人的肠道内，已在临床应用于多种疾病，如炎症性肠病(IBD)和抗菌相关腹泻疾病。
山东大学齐鲁医院李延青课题通过一项多中心、随机、双盲、安慰剂对照试验，以肠道微生物群为基础，评估CB在IBS-D患者中的功效和安全性以及CB的潜在功能。
实验设计：
图1 16S测序结果:（a）用CB处理四周后，样本的sobs指数有增加的趋势；（b）Heatmap图展示丰度前30的优势OTU；（c）通过聚类分析观察到两个聚类簇；（d,e）在治疗前以及第四周placebo组以及CB组的PCoA分析。
图2 宏基因组测序结果:（a,b）ANOSIM分析比较placebo组以及CB组在治疗前以及第四周的COG功能和KEGG功能，两者均无显著性差异；（c,d,e,f）placebo组以及CB组在治疗前以及第四周KEGG代谢通路的LEfSe分析；（g,h）placebo组以及CB组在治疗前以及第四周的KEGG代谢通路的STAMP分析。通过LEfSe分析以及STAMP分析得到在placebo组以及CB组富集的代谢通路。
图3 placebo组以及CB组在治疗前以及第四周的总体代谢通路图。治疗四周后，两者的代谢通路发生变化。
参考文献：
[1]Liu YR, Delgado-Baquerizo M, Li B, et al. Consistent responses of soil microbial taxonomic and functional attributes to mercury pollution across China[J]. Microbiome, 2018, 6:183.
[2]Sun Y Y , Li M , Li Y Y , et al. The effect of Clostridium butyricum on symptoms and fecal microbiota in diarrhea-dominant irritable bowel syndrome: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial[J]. Scientific Reports, 2018, 8(1):2964.
常见问题
1. 宏基因组测序总DNA的提取有哪些注意事项？
获得高质量的环境样品总DNA是宏基因组测序能否成功的关键。为了提取的DNA能够代表特定环境样品中的微生物种类，取样时必须严格遵循采样标准，尽量避免对样品的干扰，缩短保存和运输的时间，以尽可能地保持样品的微生物原貌。
2. 宏基因组测序如何避免宿主污染？
①取样时尽可能避免取到宿主组织；
②在提取时通过化学方法或者去宿主试剂盒去除宿主DNA；
③数据分析时通过比对宿主基因组去除相似性高的污染reads。
3. 为什么选择多重混合拼接策略？
先进行各样品单拼，然后将各样品未拼接上的reads合并后进行混合拼接。对低测序深度和高测序深度区域的拼接效果均较好，数据利用率更高，获得信息更完整。
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