微生物組學(xué)&培養(yǎng)組學(xué)聯(lián)合檢測套餐 大幅拓展可檢測微生物的多樣性

服務(wù)簡介：利用培養(yǎng)組學(xué)（多達(dá)48或96種條件）將原始樣本中可培養(yǎng)微生物大大富集并進(jìn)行微生物組學(xué)的檢測，使原始樣本中可檢測的微生物類型大為豐富。為此后的微生物的培養(yǎng)分離驗證了條件。

使用需氧/厭氧活菌保存液保存樣本，微生物的種類更豐富，多樣性更顯著。

引言

培養(yǎng)組學(xué)（Culturomics）是一種綜合方法，使用多種培養(yǎng)條件在不同培養(yǎng)基上培養(yǎng)細(xì)菌菌落，然后使用16S rDNA測序或MALDI-TOF質(zhì)譜平臺對其進(jìn)行鑒定，是了解特定菌或菌群在宿主中作用的關(guān)鍵?？梢暂^大程度的發(fā)現(xiàn)潛在的新菌株和微生物，豐富現(xiàn)有的可培養(yǎng)微生物資源庫。

16S rRNA基因測序或宏基因組測序，極大豐富了微生物組數(shù)據(jù)庫。但測序技術(shù)的檢測閾值較高，即低豐度細(xì)菌可能無法通過測序檢出。不能了解具體菌株的實(shí)際功能和生理特性。而培養(yǎng)組學(xué)通過培養(yǎng)基的設(shè)計及培養(yǎng)條件的多樣化，可以培養(yǎng)和檢測豐度較低的細(xì)菌。分離培養(yǎng)出更多細(xì)菌類別，對于在菌株水平的研究和推廣應(yīng)用意義重大。因此測序技術(shù)與培養(yǎng)組學(xué)之間是互補(bǔ)的。

通過多種培養(yǎng)基條件培養(yǎng)與16S rRNA基因測序相結(jié)合來檢測細(xì)菌的多樣性，對于研究微生物群更為全面。用于特定菌株的分離培養(yǎng)，從微生物群中分離出感興趣的細(xì)菌，為探索微生物群與宿主相互作用的機(jī)制提供了新的機(jī)會。

服務(wù)內(nèi)容

1.原始樣本二代高通量測序，檢測樣本中微生物種類及其相對豐度。

2.將樣本在實(shí)驗設(shè)定的多種培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件中培養(yǎng)，通過二代測序檢測物種豐富度。

3.原始樣本與培養(yǎng)組菌落測序結(jié)果對比，了解細(xì)菌的種類及豐富度，是否可培養(yǎng)等情況。

4.根據(jù)測序得到物種豐富度選擇適合目標(biāo)菌株生長的培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件。

5.后繼建立適合特定目標(biāo)菌株生長的特定培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件，分離純化得到目標(biāo)菌株。

（參考微基官網(wǎng)：特定菌株代測分離培養(yǎng)http://m.jungeng.cn/culture-isolation/special-bacterial-strains）

樣本類型

糞便、腸道組織、腫瘤組織、土壤、淤泥、植物、藥品等樣本中的微生物

名詞解釋

1.特定菌株的分離培養(yǎng)：利用特定菌的培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件，對目的菌進(jìn)行培養(yǎng)，同時利用96孔板進(jìn)行大規(guī)模的分離、純化等反復(fù)操作，找到目的菌株。對最終純化好的目的菌株進(jìn)行菌種鑒定，從基因水平上再次確認(rèn)目標(biāo)菌株。

2.16S rRNA測序研究到了屬水平，全基因組測序研究到了種的水平，而培養(yǎng)組學(xué)深入到株的水平。因此，培養(yǎng)組學(xué)的研究深度優(yōu)于16S rRNA測序和宏基因組學(xué)。 

 

文獻(xiàn)解讀

1.豬腸道微生物的培養(yǎng)

Comprehensive Cultivation of the Swine Gut Microbiome Reveals High Bacterial Diversity and Guides Bacterial Isolation in Pigs（2021）

 

背景

1.使用53種細(xì)菌培養(yǎng)方法，用不同的培養(yǎng)基和氣體組合，從三頭處于四個不同生長階段的豬中培養(yǎng)了豬的腸道微生物群。

2.依賴于培養(yǎng)(CD；來自每種方法的菌落混合物)和培養(yǎng)非依賴性(CI；原始糞便懸浮液)樣品進(jìn)行分別進(jìn)行16S rRNA基因擴(kuò)增子測序。

3.在連續(xù)生長階段的CI和CD樣品中觀察到微生物多樣性增加。在CI樣本中觀察到總共378、482、565和555個細(xì)菌擴(kuò)增子序列變異體(asv),使用CD方法分別在泌乳、保育、生長和育肥階段檢測到更高的微生物多樣性(415、675、808和823個觀察到的asv)。

4.基于培養(yǎng)依賴的方法，豬腸道微生物群比以前所知的更加多樣化。

 

主要結(jié)果

（1）豬腸道微生物群在四個生長階段的非培養(yǎng)(CI)和培養(yǎng)依賴(CD)視圖。

 

（2）兩種培養(yǎng)方法在四個時間點(diǎn)通過16S rRNA基因擴(kuò)增子測序收集的豬糞中的門和前20個屬的堆積條形圖。

（3）53 種培養(yǎng)方法下（A紅色，好氧條件；N藍(lán)色，厭氧條件），豬體內(nèi)感興趣的富集特定細(xì)菌ASV的熱圖。

（4）系統(tǒng)進(jìn)化樹分析顯示了在需氧和厭氧條件下瓊脂平板上檢測到的前200個細(xì)菌asv。

（5）由SparCC(R.0.4，P，0.05)在每個時間點(diǎn)(a)在文化獨(dú)立(CI)和文化依賴(CD)模型中公開的共享共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。

（6）基于16S rRNA基因V3-V7高變區(qū)的148種不同細(xì)菌分類群的系統(tǒng)發(fā)生樹分析。

結(jié)論

1.本研究采用53種培養(yǎng)方法，對三頭不同生長階段的豬的12份糞便樣品進(jìn)行了研究，以探討豬腸道微生物的可培養(yǎng)性，并為這方面的研究提供指導(dǎo)。

2.我們的數(shù)據(jù)顯示大約50%的asv和75%的屬和科是可培養(yǎng)的。綜合培養(yǎng)與不依賴培養(yǎng)的測序方法一起，顯著擴(kuò)展了我們對豬腸道微生物豐富性的認(rèn)識。我們還分離了許多重要的細(xì)菌asv，包括幾個新的物種和重要的核心asv，它們被非培養(yǎng)方法所忽略。

3.此外，我們還生成了一個參考熱圖，用于指導(dǎo)特定目標(biāo)菌群的培養(yǎng)，例如豬體內(nèi)的某些益生菌和優(yōu)勢菌群。我們還研究了不同因素如氧氣、生長培養(yǎng)基、供體年齡、抗生素和血瓶培養(yǎng)預(yù)富集對豬腸道微生物群培養(yǎng)的影響。通過將我們的結(jié)果與人類培養(yǎng)組學(xué)進(jìn)行比較，觀察到了相似的模式，這加強(qiáng)了豬和人類腸道群落之間相似性的想法。

4.最后，網(wǎng)絡(luò)分析顯示了獨(dú)立于培養(yǎng)的微生物群之間的共享共現(xiàn)模式，驗證了利用體內(nèi)數(shù)據(jù)開發(fā)的生態(tài)模型的發(fā)現(xiàn)。

2.人類腸道微生物的培養(yǎng)

Capturing the diversity of the human gut microbiota through culture-enriched

molecular profiling（2016）

背景

1.培養(yǎng)組學(xué)和16S rRNA基因測序相結(jié)合，可以培養(yǎng)人類腸道微生物群16S測序鑒定的大多數(shù)細(xì)菌。

2.33種培養(yǎng)基培養(yǎng)5個新鮮的糞便樣本，厭氧和需氧培養(yǎng)板產(chǎn)生66種培養(yǎng)條件。

3.糞便微生物群的可培養(yǎng)部分是通過將培養(yǎng)板的16S測序回收的操作分類單位(OTU)與糞便樣本的非培養(yǎng)獨(dú)立測序的OTU進(jìn)行比較來確定的。

4.兩個新鮮糞便樣本進(jìn)行毛螺菌科菌株的靶向分離。

主要結(jié)果

(1)富含培養(yǎng)物的分子譜分析捕獲了大部分OTUs。

(2)與不依賴于培養(yǎng)物的測序相比，富含培養(yǎng)物的分子譜分析檢測到更多的OTU。

(3) 毛螺菌科分離鑒定：根據(jù)之前的營養(yǎng)基中培養(yǎng)測序的結(jié)果。新鮮收集的HV7和IBS4糞便樣本在BHI+ 1g/L菊粉(BHI+inu)和熟肉瓊脂(BEEF)上進(jìn)行厭氧培養(yǎng)。將分離株的16S rRNA基因序列與人類微生物組計劃(HMP)列表中的毛螺菌科共有序列進(jìn)行比較。

79株毛螺菌科分離株與107株RDP毛螺菌科分離株的16S rRNA最大似然樹。

結(jié)論

1.利用66種培養(yǎng)條件與16S rRNA基因測序相結(jié)合，允許培養(yǎng)糞便樣本中平均95%豐度大于 0.1%的OTU。未培養(yǎng)的OTU在糞便中豐度較低。

2.CD與CI的測序進(jìn)行比較表明，大多數(shù)OTU只能通過培養(yǎng)物檢測到，突出了培養(yǎng)物在研究腸道微生物群多樣性方面的優(yōu)勢。

3.將富含培養(yǎng)物的分子譜分析應(yīng)用于目標(biāo)毛螺菌科菌株，結(jié)果回收了79株菌株，其中12株在人類微生物組計劃的“頭號通緝”名單上。

 

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