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从粪便样本中提取DNA,哪种方案最靠谱?

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2017年10月10日 来源:生物通

摘要:

  围绕着各种各样的微生物群落,过去五年有3000多篇论文发表,显示了这个研究领域的热度。不过,宏基因组学研究包括多个步骤,而每个步骤都可能引入差异,这限制了数据的解释和比较。于是,一个国际研究团队近日推荐了一种标准化的DNA提取方案,有助于改善人类粪便微生物组的研究。

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生物通报道  围绕着各种各样的微生物群落,过去五年有3000多篇论文发表,显示了这个研究领域的热度。不过,宏基因组学研究包括多个步骤,而每个步骤都可能引入差异,这限制了数据的解释和比较。于是,一个国际研究团队近日推荐了一种标准化的DNA提取方案,有助于改善人类粪便微生物组的研究。

这个团队由欧洲分子生物学实验室的Peer Bork领导,重点关注粪便样本的DNA提取步骤。他们评估了21种有代表性的DNA提取方案,并在《Nature Biotechnology》上发表了他们的结果。根据研究结果,他们建议研究人员采用方案Q来提高可比性。

“总的来说,如果在实验室中实施我们的建议,则有望提高交叉研究的可比性,并且能够对微生物组的性质做出有意义的推断,”作者在文中写道。

在这项研究中,Bork及其同事采集了两个粪便样本,并将它们分成多份送到三大洲的21个实验室。这些实验室利用各种方法来提取DNA,包括7种最常见的试剂盒(比如Promega Maxwell、Qiagen的QIAamp Stool Mini kit、MP Bio的 FastDNAspinSoil等)以及各种非试剂盒方案。实验室随后将提取出的DNA送到Genoscope,在Illumina的HiSeq 2000平台上开展测序。

研究人员称,不同的提取技术带来了明显的技术差异。这些方案产生了不同量的DNA和不同程度的片段化DNA。例如,方案18回收的DNA是方案3或12的100倍,而方案4、10和12产生了高度片段化的DNA,但方案1没有。

他们还评估了不同方法是否会对宏基因组的分类和功能组成方面造成影响。结果表明,大多数方案提供了类似的物种排名,但有些在物种水平上还是引入一些差异。

研究人员还发现,一些操作方案产生了较少的革兰氏阳性菌,这可能是因为它们无法打破细胞壁来提取DNA。因此,他们认为多样性可作为评估DNA提取步骤的指标之一,包括革兰氏阳性菌的存在。

Bork及其同事选择了表现最佳的三种方案进行额外分析。他们将相同的粪便样本送到熟悉和不熟悉这些方案的实验室,以评估这些方案的重现性。他们还制备了含有10个物种的模拟细菌群落,并将其加入另外8个粪便样本中进行分析。

这三种方案都表现出良好的重现性,但方案H的样本内差异最低。不过,与其他两种方案相比,方案H也低估了革兰氏阳性菌的量。在模拟群落的分析中,三种方案表现相当,但方案W略胜一筹。

不过,研究人员也指出,由于对苯酚氯仿的依赖,方案W不容易自动化。同时,方案Q可回收多样化的微生物群落,在分析准确性方面与方案W不相上下,因为它的平均绝对定量误差小于0.5x。

基于这些结果,Bork及其同事得出结论,方案Q似乎是整体上最好的方法,可以作为新方法的比较基准。他们进一步建议研究人员采用这种方案作为标准化的提取方法。具体来说,这种方法使用了Qiagen的QIAamp Stool Mini kit。“它的采用将改善人类肠道微生物组研究的可比性,并有助于荟萃分析,”他们写道。(生物通 薄荷)

立即索取QIAamp Stool Mini kit的详细资料

原文标题

Towards standards for human fecal sample processing in metagenomic studies

Nature Biotechnology (2017) doi:10.1038/nbt.3960

(http://www.ebiotrade.com/)
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