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微生物組研究揭示了微生物群落的組成特征和多樣性,以及微生物與宿主、環(huán)境的相互作用。宏基因組學(xué)由Handelsman和Rodon于1998年提出,mNGS在《高通量宏基因組測序技術(shù)檢測病原微生物的臨床應(yīng)用規(guī)范化專家共識(shí)》中得到精準(zhǔn)定義。憑借其多、快、好、省的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的病原微生物檢測,并逐漸擴(kuò)展至農(nóng)業(yè)動(dòng)植物研究、工業(yè)食品檢測和環(huán)境能源等領(lǐng)域。
![](https://img41.chem17.com/9/20241209/638693291872724736153.jpg)
醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的宏基因組
![](https://img41.chem17.com/9/20241209/638693291872724736153.jpg)
mNGS技術(shù)通過測序分析臨床樣本中的微生物和宿主核酸,可無偏檢測多種病原體,已從呼吸道感染篩查拓展至神經(jīng)系統(tǒng)、胃腸道、生殖系統(tǒng)感染等領(lǐng)域,并應(yīng)用于微生物組、耐藥性、人類基因表達(dá)及腫瘤研究。未來,mNGS將在患者治療和公共健康中發(fā)揮更大作用。
用于病原體發(fā)現(xiàn)的宏基因組學(xué)
宏基因組高通量測序技術(shù)通過對(duì)臨床樣本中微生物和宿主核酸的測序分析,可以無偏倚地檢測多種病原微生物,正廣泛應(yīng)用于臨床感染性疾病病原檢測。
公共衛(wèi)生的傳統(tǒng)病原體監(jiān)測
現(xiàn)有的公共衛(wèi)生病原體監(jiān)測方法包括對(duì)特定病原體的主動(dòng)篩查,如CRE、MRSA以及VRE等,或是基于感染事件或醫(yī)院特定病房相關(guān)病原體的監(jiān)測。當(dāng)環(huán)境污染物在流行病學(xué)上與疫情調(diào)查有關(guān)時(shí),對(duì)空氣、水和表面進(jìn)行有針對(duì)性的采樣,以確定潛在的來源。
科研領(lǐng)域的宏基因組
近年來,宏基因組研究聚焦于微生物多樣性、疾病關(guān)鍵微生物的發(fā)現(xiàn)、疾病診斷模型的構(gòu)建及疾病機(jī)制探索。宏基因組不僅在物種鑒定上具優(yōu)勢,還可通過功能數(shù)據(jù)庫比對(duì),解析耐藥機(jī)制、代謝通路、毒力基因和群體感應(yīng),尤其在挖掘微生物代謝途徑中作用顯著。
腸道微生物研究
宏基因組學(xué)分析可全面揭示人體腸道微生物的多樣性及其在消化、免疫、代謝等生理活動(dòng)中的功能,幫助研究人員探索微生物與人體的相互作用及其對(duì)健康的影響。通過分析腸道微生物組的變化,可以更好地理解其與疾病的關(guān)系,如肥胖、糖尿病和炎癥性腸病。調(diào)整微生物群可能有助于疾病改善,未來甚至可用于癌癥篩查。目前,宏基因組學(xué)和代謝組學(xué)已揭示結(jié)直腸癌中腸道微生物群的階段性特異性表型。
環(huán)境微生物多樣性研究
近年來,研究熱點(diǎn)集中于環(huán)境-生物體互作微生物群,通過高通量測序精準(zhǔn)分析其群體構(gòu)成、基因功能及代謝活性,主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、水污染控制、固廢處理、生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域。功能研究重點(diǎn)在于生物地球化學(xué)循環(huán)、耐藥基因、代謝通路、金屬與重金屬抗性、有機(jī)物代謝、污染物降解及毒力因子等。
農(nóng)業(yè)/動(dòng)物疫病檢測宏基因組
宏基因組學(xué)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、動(dòng)物疫病檢測和食品科學(xué)和工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)領(lǐng)域同樣助益良多,可以揭示微生物群落結(jié)構(gòu)和功能對(duì)植物生長的影響、監(jiān)測和防控動(dòng)物疫病爆發(fā)和保證食品品質(zhì)和安全。
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域
宏基因組學(xué)可揭示農(nóng)業(yè)活動(dòng)和土壤管理對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)與功能的影響,解析作物與土壤微生物(如根際微生物、共生菌根)間的互作,分析病害相關(guān)微生物,為病害監(jiān)測和防控提供支持。
多病原檢測、不明原因動(dòng)物疫病檢測
宏基因組學(xué)可解析動(dòng)物消化道、養(yǎng)殖環(huán)境及廢水、糞便中微生物結(jié)構(gòu)與功能,揭示其在養(yǎng)殖系統(tǒng)中的機(jī)制,以提升營養(yǎng)利用、促進(jìn)生長,并支持養(yǎng)殖污染控制和糞便無害化處理。同時(shí)可定向檢測動(dòng)物攜帶的病原體。動(dòng)物病原宏基因組測序采用DNA/RNA共建庫策略,應(yīng)用于檢測、流調(diào)和特定病原研究。
食品微生物溯源和生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控
宏基因組學(xué)在食品科學(xué)和工業(yè)中的應(yīng)用,可監(jiān)測和控制食品微生物群落,提升食品安全、質(zhì)量和風(fēng)味,預(yù)防食源性疾病,保障食品安全。
宏基因組學(xué)揭示了無法在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的微生物,推動(dòng)了微生物學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展。其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大,未來隨著科技進(jìn)步,成本將降低,流程和分析將更加完善,應(yīng)用前景更加廣闊。宏基因組學(xué)研究工具也在不斷迭代升級(jí),翌圣生物多款DNA&RNA建庫試劑盒滿足宏基因組不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求,助力微生物檢測更精準(zhǔn)、更快捷!
宏基因組建庫相關(guān)產(chǎn)品選擇指南
應(yīng)用方向 | 產(chǎn)品名稱 | 貨號(hào) | 備注 |
提取試劑盒 | MolPure® Magnetic Pathogen DNA/RNA Kit | 18306ES | DNA&RNA共提取 |
臨檢病原宏基因組方向(測序類型SE75或SE50) | Hieff NGS® OnePot Flash DNA Library Prep Kit | 12316ES | 病原DNA檢測 |
Hieff NGS® ds-cDNA Synthesis Kit | 13488ES | DNA&RNA共檢測 | |
Hieff NGS® OnePot Flash DNA Library Prep Kit | 12316ES | ||
Hieff NGS® One-Step rRNA Removal Kit(Human) | 12258ES | ||
動(dòng)物疫檢宏基因組方向(測序類型:PE150或SE100) | Hieff NGS® ds-cDNA Synthesis Kit | 13488ES | DNA&RNA共檢測 |
Hieff NGS® C37P4 OnePot cDNA&gDNA Library Prep Kit | 13502ES | ||
環(huán)境宏基因組、食品微生物等其他領(lǐng)域檢測(測序類型PE150) | Hieff NGS® OnePot Pro DNA Library Prep Kit V4 一步法DNA酶切建庫試劑盒V4 | 12972ES | DNA檢測 |