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隨著新一代高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，三代宏基因組測(cè)序運(yùn)用越來(lái)越廣泛。美格基因現(xiàn)已推出“三+二”測(cè)序服務(wù)，三代測(cè)序可有效減少部分拼接錯(cuò)誤，提高基因組組裝準(zhǔn)確性和微生物群落鑒定的分辨率。以下為大家分享幾篇三代宏基因組應(yīng)用在腸道樣本中的文獻(xiàn)。 案例1  作者：Denis Bertrand 等 期刊：Nature Biotechnology 時(shí)間：2019.07 影響因子：31.864 來(lái)自新加坡基因組所的Niranjan Nagarajan課題組發(fā)布了一款三代+二代測(cè)序混合組裝軟件OPERA-MS，組裝結(jié)果不僅堿基準(zhǔn)確率高，而且短讀長(zhǎng)數(shù)據(jù)拼接長(zhǎng)度提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)。OPERA-MS整合了宏基因組聚類(lèi)和精確支架算法，基于虛擬腸道微生物組和人工群落數(shù)據(jù)測(cè)序，研究者僅用9×長(zhǎng)讀長(zhǎng)覆蓋深度組裝出了接近目前最完整的宏基因組，也組裝出低豐度（＜1%）物種的高質(zhì)量基因組。值得一提的是，OPERA-MS還可在亞種水平上獲得基因組結(jié)果。將Nanopore測(cè)序應(yīng)用于抗生素治療病人的腸道宏基因組研究，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)讀長(zhǎng)組裝質(zhì)量較短讀長(zhǎng)提升了200倍。 案例2  作者：Derek M. Bickhart 等 期刊：Genome Biology 時(shí)間：2019.08 影響因子：14.028 該文章利用三代測(cè)序技術(shù)結(jié)合 Hi-C 技術(shù)手段，完成牛瘤胃微生物的高質(zhì)量組裝，實(shí)現(xiàn)病毒-宿主-抗性基因（ARGs）的關(guān)聯(lián)分析，直接檢測(cè)微生物組樣本中潛在的基因水平轉(zhuǎn)移（LGT）。將 Hi-C 技術(shù)應(yīng)用到微生物領(lǐng)域，到現(xiàn)在越來(lái)越多的研究中采用這種新的微生物組研究方法，獲取全面寫(xiě)實(shí)的微生物組信息。從單菌基因組組裝，到環(huán)境樣本中微生物的互作，基因交流研究——Hi-C 技術(shù)應(yīng)用于宏組學(xué)研究突破了傳統(tǒng)宏組學(xué)技術(shù)達(dá)不到的研究界限。 案例3  作者：Robert D. Stewart 等 期刊：Nature Biotechnology 時(shí)間：2019.08 影響因子：31.864 反芻動(dòng)物瘤胃微生物的基因組編碼了數(shù)千種酶，這些酶可消化反芻動(dòng)物飲食中占主導(dǎo)地位的植物物質(zhì)。文章對(duì)來(lái)自283頭反芻動(dòng)物瘤胃測(cè)得 6.5T 二代測(cè)序數(shù)據(jù)，組裝了4941個(gè)瘤胃微生物宏基因組(MAGs)，提出了一種組裝流程，使細(xì)菌和古菌基因組的組裝至少完成了80%，從三代數(shù)據(jù)（Nanopore，11.4G）獲得了三個(gè)瘤胃細(xì)菌的單拷貝全基因組，其中兩個(gè)是以前未知的瘤胃物種，預(yù)測(cè)并注釋了大量瘤胃蛋白，文中瘤胃 MAGs 組將瘤胃宏基因組測(cè)序的測(cè)序率從15%提高到50-70%，這些基因組和蛋白資源將有助于更好地了解瘤胃微生物群的結(jié)構(gòu)和功能。 案例4  作者：Themoula Charalampous 等 期刊：Nature Biotechnology 時(shí)間：2019.07 影響因子：31.864 本文作者基于Nanopore高通量測(cè)序技術(shù)搭建的LRIs快速檢測(cè)流程，通過(guò)優(yōu)化去除宿主DNA、DNA提取和建庫(kù)流程等步驟，區(qū)別常規(guī)培養(yǎng)檢測(cè)的2-3天，把整個(gè)流程時(shí)間縮短到6h，這對(duì)臨床快檢意義重大，不僅可以快速檢測(cè)病原菌而且可以指導(dǎo)抗生素的準(zhǔn)確使用。整個(gè)方法在41例樣本的最終檢測(cè)中達(dá)到了96.6%的敏感性和100%的特異性，期待在未來(lái)得到更加廣泛的臨床運(yùn)用。 點(diǎn) 評(píng) 從宏基因組到單菌基因組，在我們關(guān)注菌株功能的時(shí)候，高質(zhì)量的連續(xù)的基因組尤為關(guān)鍵。在上述的不同研究中，用三代測(cè)序技術(shù)的長(zhǎng)讀長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)顯著提升了宏基因組/單菌基因組組裝的效果，尤其是從宏基因組中得到的MAGs，使后續(xù)的分析結(jié)果更加可靠。 |
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