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锐翌16S分析升级之③ SourceTracker -- 寻找微生物的来源
发布时间:2017-10-13 10:20   点击率:
在一些研究课题中,我们想要知道该样品中微生物来源于哪里,如婴儿的肠道菌群有哪些继承了母亲的肠道菌群,河流污染中的微生物来源于哪个工厂等。当遇到这类探究微生物转移与来源的问题时,我们就需要SourceTracker这个软件。
 
 软件简介 
SourceTracker软件于2011年被发表在Nature Methods上[1],由圣地亚哥大学的Scott教授及其团队完成。该软件称目标样本为Sink,微生物污染源或来源的样品为Source;基于贝叶斯算法,探究目标样本(Sink)中微生物污染源或来源(Source)的分析。根据Source样本和Sink样本的群落结构分布,来预测Sink样本中来源于各Source样本的组成比例。

以下是SourceTracker软件的三种分析结果展示及介绍:
SourceTracker分析图a,预测样本来源比例柱状图。一幅图代表一个预测样本,用不同颜色的柱子表示该样本中各来源的比例,Unknow代表未知来源分类,误差线代表100次Gibbs采样的标准差。


SourceTracker分析图b,预测样本来源比例面积图。一幅图代表一个预测样本,不同颜色代表不同来源的比例,每一列代表一次Gibbs采样结果,100次Gibbs采样结果按照相近的排列顺序进行展示。


SourceTracker分析图c,预测样本来源比例饼图。一个饼图代表一个预测样本,不同颜色扇形的比例代表该预测样本中各来源的比例。

 
 案例展示 

1. Bayesian community-wide culture-independent microbial source tracking[1]
每个图形代表一个样本Sink,分别是Lab1、NICU、Office;不同颜色表示不同样本来源Source,所占面积为在Sink样本中各来源的比例。
 
2. 产道菌群移植对剖腹产婴儿缺失菌群的恢复[2]
剖腹产的婴儿患免疫和代谢疾病的风险增高,被认为可能由于缺乏了与母亲生殖道分泌物(包括微生物)的接触,;母亲生殖道的分泌物会覆盖顺产婴儿的全身,促进了婴儿口腔、肠道、皮肤菌群的定殖,以及对婴儿的保护作用;对剖腹产婴儿涂抹分泌物,随时间推移,其各部位菌群特征逐渐趋向于顺产婴儿。该方法可以部分的恢复剖腹产婴儿菌群,但对健康的长期影响有待观察,以及样本量也需要扩大。
图中展示了婴儿三个部位Skin、Oral、Anal中,肠道菌群组成的来源,随时间的推移而发生的改变。
 
 研究应用 
① 人类菌群的转移。如分析微生物在亲代之间的传递,新生儿粪便中微生物的来源分析(如食物、母亲口腔、肠道、生殖道、皮肤等)。
② 环境生态学课题中分析污染来源。如水体污染来源分析,空气污染来源(生活垃圾、河水、粪便等)。
③ 分析物种在环境中的传递,如:根际微生物受周围土壤等环境的影响。


文献来源:
1. Knights D, Kuczynski J, Charlson ES, et al. Bayesian community-wide culture-independent microbial source tracking [J]. Nature Methods, 2011, 8(9): 761.
2. Dominguez-Bello MG, De JKM, Nan S, et al. Partial restoration of the microbiota of cesarean-born infants via vaginal microbial transfer [J]. Nature Medicine, 2016, 22(3): 250-253.