微生物组研究样本制备系列之粪便样本制备

【字体：大中小】 时间：2017年04月28日 来源：QIAGEN

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　　粪便样本是一类具有挑战性的样本，其成分复杂，且受到饮食习惯、身体状态的影响很大。针对粪便这类特殊样本，只有从源头上彻底消除上述这些抑制成分的残留，并提高样本裂解效率，才能最终获得高质量高产量的核酸。

自然界中微生物无所不在，就我们人体本身来说，“自古以来”也都是微生物的固有领地。

以人的口腔为例：我们的口腔中居住着大约200亿个细菌，不管每天牙刷得多么干净，还是会有10万个细菌存活下来。每天我们通过吞咽动作会吞下约1升的唾液，这其中就包含了约1千亿的细菌。不仅我们的身体里生活着数量如此庞大的微生物群体，同时我们在每时每刻和外界也发生着巨大数量的微生物交换，例如伴侣之间如果接吻10秒，会有约8千万的细菌被交换。即使不通过亲吻这种亲密的方式，一个成年人在每小时内都会与其所处的环境交换百万数量级的微生物。

人体口腔的微生物数量就如此巨大，那整个人体所包含的微生物就更多了。据统计，我们身体包含了大约37万亿的细胞，同时也居住着数量达100万亿的微生物细胞。这是什么概念呢？假如一个微生物细胞就是一张百元大钞的话，这些人民币摞起来的高度相当于地球与月球之间距离的23倍多。

人体大部分的微生物都生活在肠道中，这些肠道菌群不但数量巨大，而且菌群组成因人而异，因时而异。随着二代测序技术的发展，我们可以跳出微生物纯培养的限制，实现对肠道微生物组的研究。通过对样本中的总核酸进行16S/18S rDNA或全基因组测序，可快速对样本中的微生物群体进行分类，甚至可精确到菌株。此外，结合全转录组测序，可以更加深入了解到微生物的功能，以及微生物与人体之间相互作用的关系。目前对于肠道微生物组的研究已经有很多研究报道。已有研究结果表明，肠道菌群对人体营养物质代谢、人体自身发育、免疫及多种疾病直接相关。

在进行测序前，我们需要对粪便样本进行核酸的纯化。粪便样本是一类具有挑战性的样本，其成分复杂，且受到饮食习惯、身体状态的影响很大。一些高糖高脂饮食习惯的人群，粪便样本中的脂类含量很高，这样的样本会影响提取时的裂解效率。此外，粪便样本中往往含有亚铁血红素、胆汁酸盐等等，这些物质的残留极大影响了核酸的提取质量，还会抑制下游PCR和二代测序反应。针对粪便这类特殊样本，只有从源头上彻底消除上述这些抑制成分的残留，并提高样本裂解效率，才能最终获得高质量高产量的核酸。

QIAGEN旗下的MO BIO专门针对粪便样本推出的QIAamp PowerFecal DNA Kit (#12830-50)，使用了珠磨研磨技术和专利的抑制因子去除技术（IRT）。试剂盒中包含的0.7mm的石榴石研磨珠带有的锋利的边缘，可高效破碎细菌的细胞壁，提高DNA的产量。专利的IRT技术通过一系列试剂的作用相继沉淀下样本中的蛋白质和抑制因子，使核酸脱离这些大分子释放到上清液中，最后经过硅胶膜柱纯化得到高质量的DNA。

下图显示了经过IRT和不经过IRT处理的核酸样本，PCR扩增结果呈现出巨大的差别。

PCR results of untreated (a) and IRT treated (b) E. coli DNA

此外，如果您需要提取粪便中RNA或从同一份粪便样本中同时获得DNA和RNA，甚至需要更高通量的提取方案，以下的试剂都能满足不同的实验需求：

产品	货号	说明
QIAamp PowerFecal DNA Kit (50)	手工法提取粪便样本DNA	12830-50
QIAamp 96 PowerFecal QIAcube HT Kit (5)	高通量提取粪便样本DNA，5×96 规格	51531
AllPrep PowerFecal DNA/RNA Kit (50)	粪便样本DNA 和RNA 的共提	80244
RNeasy PowerMicrobiome Kit (50)	粪便样本中RNA 的提取	26000-50
MagAttract® PowerMicrobiome DNA/RNA Kit	高通量磁珠法总核酸提取方案，4×96 规格	27600-4-KF 27500-4-EP