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       “國家微生物組計劃”是奧巴馬政府繼腦計劃、精確醫學、抗癌“登月”之后推出的又一個重大國家科研計劃,無疑為目前火熱的微生物組研究又加了一把火。但這一項目想要順利開展并不容易,微生物的數量龐大,種類繁多,要進行分析難上加難,那么真正的新技術在哪里呢?

美國國家微生物組計劃啟動:真正的新技術在哪里?
相比于其它項目“緊巴巴”的資金資助,微生物組近年來可謂是“風生水起”,在奧巴馬政府繼腦計劃、精確醫學、抗癌“登月”之后推出的這一重大國家科研計劃無疑為目前火熱的微生物組研究又加了一把火。

這也就可以解釋了為何去年上半年,湯森路透統計的最高引用的熱門論文出自微生物組研究領域,而且這種研究界的這種熱情也感染了公眾,紐約時報都曾以頭條宣告“We Are Our Bacteria”。





微生物組研究Tips
包括細菌在內的微生物研究常常需要追蹤和分析這些生物的動態行為,時至今日這些技術已經得到了長足發展,出現了一些新的工具,如熒光蛋白報告基因,經典技術也獲得了新生,如瓊脂糖平板上細菌菌落復雜漩渦和螺旋形生長的定量分析等。同時在過去的二十年里,顯微鏡又卷土重來,通過一些小型,相對廉價的相機,以及日益復雜的圖像分析工具幫助科學家們完成了許多分析研究……

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更多提醒:
雖然微生物組熱潮鋪天蓋地,但是一些科學家認為這其實掩蓋了其中的風險?;毓酥暗鬧種幀白檠А比任頤強梢鑰吹?,技術進步賦予了人們分析基因組、蛋白質組、代謝組的能力,于是便有大量研究將這些分子的狀態與人體健康聯系起來。然而,這些研究的后續工作往往后繼無力,情況反而越來越復雜。

此前Nature雜志曾經刊文,對微生物組熱潮進行了反思。文章指出,在接受一項新結論之前,我們應該首先提出五個問題:

研究有沒有檢測到有意義的差異?
研究是否明確了因果關系?
作用機制是什么?
研究是否足以反映真實情況?
結果是否可能有別的解釋?
詳細內容

 

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在這十年里,科學家們對于人體微生物的了解逐漸加深,對人體微生態的多樣性和分布也認識不少了,但是我們對于微生物組如何與宿主交互,環境微生物的影響等微生物組生物學仍然知之甚少。

這也就是這一新項目啟動的主要原因,目前“國家微生物組計劃”有三大目標:首先,支持跨學科研究,以回答多樣化生態系統中微生物組的基本問題,如什么是健康的微生物組;其次,開發檢測、分析微生物組的工具,如實時檢測空氣、土壤、水或人體微生物的手持傳感器;第三,培訓更多的微生物組相關工作人員。

但這一項目想要順利開展并不容易,首先雖然有顯微成像,低成本高通量基因測序技術的發展,以及多種數據分析的生物信息學工具躍進,但是微生物的數量龐大,種類繁多,尤其是土壤,海洋和大氣中的微生物群落,收集分析并不容易,一般來說在微生物組樣品中,宿主DNA占了絕大部分,有時甚至高達99%。 在實際樣品中,微生物組DNA往往跟我們不想測序的東西裹在一起。

那么如何很解決這些問題,微生物組學真正的新技術在哪里呢 【詳細內容

樣品收集與保存
來自芝加哥大學的微生物生態學家 Jack Gilbert曾表示,“微生物多樣化多到可怕,而且復雜。任何特殊處理都會改變其組成部分?!奔詞故俏⑸錁鶴钚〉謀浠蛘呦嘍苑岫雀謀?,也會極大的干擾群體比對,因此樣品收集和儲存方法引起的變化越小越好。

2014年,美國福賽思研究所、麻省綜合醫院(MGH)和哈佛大學公共衛生學院等處的科學家,開發出一種新的方法,收集用于基因組和轉錄組分析的唾液與糞便。該方法不需要專業人員和設施,同時還能保持樣品的完整性。

研究人員設計了固定劑的選擇和取樣流程(如下圖)??扇?名受試者在家里收集微生物樣品,然后將其運至實驗室進行多種類型的分子分析。盡管采用不同的取樣方法,微生物種類、基因和基因轉錄組成,在所有樣品中都是一致的。隨后對這些樣品進行的分析表明,測量的人類微生物組的功能潛力和功能活性之間存在著有趣的異同點。在這項研究中是目前為止,結合表型分類學、宏基因組學和宏轉錄組數據譜,進行的第一個人類微生物組研究。結果詳細描述了腸道菌群基因組潛能和基因表達之間的關系,驗證了在受試者收集和運輸的樣品中開展宏轉錄組研究的可行性?!?a href="//www.pexsb.club/newsf/2016-5/2016516173449736.htm" target="_blank">詳細內容】

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微生物組真的可以治病嗎?
這個問題其實已經早在2013年就已經有了答案了:荷蘭的科學家證實,將從某人處取得的糞便(其中包含了數以億計的有益細菌)用于他人,可以治療一種常見的、嚴重的復發性細菌感染。這就是“糞菌移植”……

NEJM奇聞:用糞便來治???
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測序技術
高通量基因測序技術無疑是微生物組研究的一大依靠,但是對于紛繁復雜的微生物組來說,測序技術工具還需不斷的開發改進,去年年底,斯坦福大學的研究人員首次開發出了一種新測序技術,用于分析人類腸道微生物組,克服了短讀取測序的技術限制。

他們將Illumina長讀取技術(TruSeq Synthetic Long-Reads)與計算工具結合起來,克服了短讀取測序的技術限制,獲得了一名男性腸道微生物組的清晰圖譜?!?a href="//www.pexsb.club/newsf/2016-5/2016516173449736.htm" target="_blank">詳細內容】

 




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