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双管齐下,成果更丰 | 16S+meta共究婴幼儿肠道菌群
发布时间:2017-07-13 12:00   点击率:
婴幼儿肠道健康备受重视,相关研究也非常多。作为微生物测序研究的常用手段,16S扩增子测序与宏基因组测序经常被拿来比较,当然,也有越来越多的研究者将两种测序方法进行结合。一起看看他们如何结合16S和宏基因组来研究婴幼儿肠道菌群。

1、母乳中瘦蛋白和胰岛素含量与婴儿早期肠道菌群变化的关系

不断增加的孕期体重指数是导致后天小儿肥胖形成的一种风险因素。越来越多的证据表明母乳可以通过影响婴儿肠道的早期发育来减弱肥胖的纵向遗传。

实验设计
本研究选择18名孕前BMI<24的孕妇(NW)和12名孕前BMI>30的孕妇(肥胖)作为研究对象,所有女性身体健康,无其他疾病史。24h内收集出生2周内的新生婴儿粪便样品,提取微生物DNA(PowerFecal DNA Isolation Kit,Mo Bio)。提取完的微生物DNA进行16S和宏基因组测序。

研究结果
本研究证明,尽管母体肥胖会造成婴儿早期肠道菌群紊乱,但母乳中的胰岛素和瘦蛋白能够通过调节肠道微生物代谢,增强肠道屏蔽功能,从而减少肠炎等婴幼儿疾病的发生。

参考文献
Lemas D J, Young B E, Baker P R, et al. Alterations in human milk leptin and insulin are associated with early changes in the infant intestinal microbiome[J]. The American journal of clinical nutrition, 2016, 103(5): 1291-1300.

2、早产婴儿肠道菌群及抗生素耐药组的动态发育进程

早产儿肠道菌群发育正成为一个新兴的研究课题。近年来,早产儿已越来越普遍地接受抗生素治疗,并不同程度地延长抗生素使用时间,这是肠道菌群改变的一个重要因素。

实验设计
本研究从新生儿重症监护室(NICU)的84个早产儿肠道不同部位取到401个粪便样本,分别进行16S和宏基因组测序。这些早产儿年龄均小于33周,体重均偏低,其中82个体重低于1500g,另外2个体重为1530g和1710g。

研究结果
研究结果表明美罗培南、头孢噻肟、替卡西林–克拉维酸显著降低物种丰度。万古霉素和庆大霉素,对物种丰度的影响不均一,但对两个物种及两个AR基因的相对丰度影响预测有85%的准确度。对16种抗生素耐受基因功能鉴定得到的794个基因中,有79%没有被归类为AR基因。埃希氏菌属(Escherichia)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)和肠杆菌属(Enterobacter)等菌属的成员通常与医院感染相关,主导早产儿肠道菌群。特定的抗生素治疗可引起的特定的AR基因丰富上升,且AR基因只与一个物种丰度高度相关,最明显的例外是替卡西林–克拉维酸和氨苄青霉素治疗,可鉴定到丰富的重叠AR基因,它们与克雷伯氏肺炎菌(Klebsiella pneumoniae)相关。

参考文献
Gibson M K, Wang B, Ahmadi S, et al. Developmental dynamics of the preterm infant gut microbiota and antibiotic resistome[J]. Nature microbiology, 2016, 1: 16024.

3、婴儿肠道中病毒和细菌的动态分析

生命的早期对于免疫系统发育至关重要,且影响成年以后的健康。虽然人们已经明确在婴儿出生后第一年,肠道细菌会迅速定植,但对于肠道病毒,人们了解的还很少。因此,本文研究了4对健康双胞胎婴儿的肠道病毒和细菌,旨在了解病毒对人体健康的影响。

实验设计
选择4对健康的双胞胎婴儿,分别在出生后0、3、6、12、18、24个月时收集粪便样品。富集粪便中的微生物,并提取DNA,然后进行16S和宏基因组测序。

研究结果
研究发现,婴儿出生后不久,肠道中已能检测出多种DNA病毒、RNA病毒、噬菌体以及古病毒。随着年龄增加,婴儿肠道中细菌丰度和多样性不断提高,尤其是梭状芽胞杆菌。

参考文献
Lim E S, Zhou Y, Zhao G, et al. Early life dynamics of the human gut virome and bacterial microbiome in infants[J]. Nature medicine, 2015, 21(10): 1228-1234.

4、早期肠内营养对小儿克罗恩氏病患者肠道菌群的影响

小儿克罗恩氏病与肠道菌群失调有关,而肠道菌群变化又与肠道炎症、抗生素使用以及饮食条件3种因素密切相关。本研究专注于饮食疗法中的早期肠内营养(EEN),详细研究了EEN治疗前、中、后小儿克罗恩氏病患者肠道菌群的变化,进一步揭示了肠道微生物变化与克罗恩氏病发生的因果关系。

实验设计
选择23名小儿克罗恩氏病患者和21名健康儿童作为研究对象。分别在EEN治疗前、治疗中以及治疗后儿童恢复常规饮食时收集共117个粪便样品,进行16S rDNA测序。然后从中选择69个样品(CD患者56名,健康儿童13名)进行宏基因组测序。

研究结果
研究表明小儿克罗恩氏病患者和健康儿童肠道菌群结构存在差异,且患者肠道菌群结构随着EEN治疗时间的不同而不同。患者与健康人肠道菌群中共有36个属在丰度上存在显著差异。其中,毛螺菌科的一些属和梭菌目的2个属在健康儿童中富集,而消化链球菌属等则在患者肠道中富集。

参考文献
Quince C, Ijaz U Z, Loman N, et al. Extensive Modulation of the Fecal Metagenome in Children With Crohn’s Disease During Exclusive Enteral Nutrition[J]. The American journal of gastroenterology, 2015, 110(12): 1718-1729.

科普时间
16S rDNA测序是采用第二代高通量测序平台测定的16S某个高变区域的序列,来反应环境样品在细菌、真菌、古菌分类方面物种之间的差异,对研究海洋、土壤、肠道粪便等环境中的微生物构成有重要的指导作用。宏基因组相比于16S rRNA来说,除了群落中各种微生物的分类信息以外,更包含所有微生物的基因信息,有助于对群落潜在的功能进入深入分析。将16S与宏基因组测序结合研究,不仅节省成本,而且研究的很深入,深受科研人的喜欢,这种相结合的研究方法值得推荐,你get到了吗?