박테리아 및 곰팡이를 함유하는 바카라 필승법의 정량적 분석을 가능하게 할 수 있습니다

Tourlousse Dieter의 최고 연구원, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 "AIST"라고 불림)와 수석 연구원 인 세키구치 이사 오치 (Sekiguchi Isaochi)는 박테리아와 곰팡이를 포함하는 다양한 바카라 필승법로 구성되어 있습니다Microbiome (복잡한 바카라 필승법 총)의 정량적 분석을 가능하게하는 인공 핵산 표준을 개발했습니다

자연 환경과 인간에서 발견되는 대부분의 바카라 필승법 군은 곰팡이와 같은 박테리아 및 진핵 생물 바카라 필승법을 포함한 다양한 유형의 바카라 필승법 군집으로 구성됩니다 마이크로 바이 옴 분석에서, 그것을 구성하는 바카라 필승법 종을 식별하고 풍부함을 명확히하는 것이 중요합니다 하지만,차세대 시퀀서를 사용한 분석 결과 바카라 필승법 종의 식별과 그들의 풍부 비율을 제공하지만, 이들의 절대 양은 직접 측정 할 수 없습니다 이는 상이한 샘플과 연구 사이의 바카라 필승법 분석 결과를 비교하고 검사하는 데 큰 도전이었다

AIST는 이전에 차세대 시퀀서를 사용하여 박테리아와 같은 원핵 생물의 절대적인 양을 정량화 할 수있는 인공 핵산 표준 재료를 개발했습니다 이번에는 곰팡이 및 기타 물질을 포착 할 수있는 인공 핵산 표준 물질을 개발했으며, 지금까지 개발 한 인공 핵산 표준 물질과 함께 사용하여 곰팡이와 같은 진핵 생물 바카라 필승법로의 표적 범위를 성공적으로 확장했습니다

곰팡이 및 기타 진핵 생물 바카라 필승법은 내장의 바카라 필승법의 1% 미만을 나타내지 만 크론 병과 같은 질병에서 중요한 요소로 인식되고 있습니다 이 기술은 바카라 필승법 군집에서 박테리아와 곰팡이의 절대 양을 동시에 측정 할 수 있습니다 이러한 방식으로 얻은 절대 양은 질병 및 기타 요인과 관련된 바카라 필승법 정보를 건강한 사람의 바카라 필승법 정보와 비교할 때 유용하며, 새로운 진단 및 치료제의 발달에 사용될 것으로 예상됩니다

이 연구 결과에 대한 세부 사항은 2025 년 3 월 17 일에 제공 될 예정입니다ISME 커뮤니케이션"에 게시되었습니다

바카라 필승법 군집은 토양 및 강과 같은 특정 환경뿐만 아니라 인간 및 기타 유기체의 유전자 정보에 존재하는 바카라 필승법 공동체의 모음입니다 최근 몇 년 동안, 특히 연구 결과에 따르면 인간 장에서 바카라 필승법 군의 다양성과 안정성과 당뇨병, 자폐증, 알레르기 및 면역 질환과 같은 신경 질환과 같은 대사 질환 사이의 관계가 진행되고 있습니다 또한, 인간 장에 존재하는 바카라 필승법 군집에는 또한 박테리아뿐만 아니라 효모와 같은 곰팡이도 포함되어 있으며 복잡한 방식으로 상호 작용합니다 곰팡이 및 기타 진핵 생물 바카라 필승법은 장에서 바카라 필승법의 1% 미만을 차지하지만 크론 병과 같은 염증성 질환의 위험을 증가시킬 수 있지만, 대사 산물은 박테리아의 성장을 지원합니다 곰팡이는 또한 인간의 피부에 거주하는 바카라 필승법로 중요합니다 이들 곰팡이의 역할에 대한 자세한 이해는 장 바카라 필승법 군을 표적으로하는 새로운 치료법 및 예방 방법의 개발로 이어질 수있다

차세대 시퀀서는 종종 그러한 연구를 촉진하기 위해 바카라 필승법을 분석하는 데 사용됩니다 분석 결과는 샘플에서 바카라 필승법 종의 식별 및 풍부 비율을 제공하지만 절대 양은 직접 측정 할 수 없습니다 따라서, 지금까지 원핵 생물과 진핵 생물 바카라 필승법의 풍부함을 직접 비교하는 것은 불가능했다 이것은 다른 샘플과 다른 샘플의 연구 결과를 비교하고 검토 할 때 중요한 문제입니다

AIST는 차세대 시퀀서를 사용하여 바카라 필승법 분석의 신뢰성을 향상시키기 위해 분석 결과의 정확성을 제어하기 위해 연구 및 개발을 수행하고 있습니다 지금까지 우리는 바카라 필승법 샘플에 적용 할 수있는 정확도 제어를 위해 표준 물질을 개발해 왔습니다 (AIST : 바카라 추천 분석의 정확도 제어를위한 인공 핵산 표준) 이번에는이 기술을 박테리아뿐만 아니라 곰팡이와 동시에 결합합니다절대 정량화유능한 표준 물질이 개발되었습니다

이 연구에서 차세대시퀀싱우리는 진핵 생물 바카라 필승법 및 원핵 생물 바카라 필승법을 동시에 분석하고, 결과를 비교하고, 기술을 사용한 리보솜 RNA (RRNA) 유전자 분석을 통한 절대 정량화를위한 ​​인공 핵산 표준을 개발했습니다 RRNA 유전자는 바이러스를 제외한 모든 유기체에 의해 운반되며 곰팡이 및 박테리아 바카라 필승법 연구에 널리 사용되는 마커 유전자입니다 그러나 진핵 생물 바카라 필승법 및 원핵 생물은 매우 다른 유전자 구조와 뉴클레오티드 서열을 가지고 있으며 둘 다 동시에PCR로 증폭 될 수있는 범용 PCR입문서존재하지 않습니다 따라서, 진핵 생물 바카라 필승법 및 원핵 생물 유기체의 바카라 필승법은 상이한 PCR 프라이머로 증폭되며, 이들의 기본 서열은 차세대 시퀀서를 사용하여 분석되어 진핵 생물 바카라 필승법의 바카라 필승법 성분의 상대적 정량적 값을 수득하고 바카라 필승법 성 구성의 바카라 필승법 성분의 상대적인 정량적 값을 수득한다 이들 정보는 상대적인 정량적 값이기 때문에, 진핵 생물 바카라 필승법 및 원핵 생물의 풍부도를 서로 비교할 수 없었으며, 비율을 추정하기 위해서는 각 분류에서 RRNA 유전자의 사본 수를 개별적으로 정량화해야했다 다시 말해, 이전의 방법으로, 차세대 시퀀서를 사용하여 진핵 생물 바카라 필승법 RRNA 유전자 및 원핵 생물 RRNA 유전자를 분석하고, 복사 진핵 생물 RRNA 유전자와 원핵 생물 RRNA 유전자의 수를 추정해야한다이 복잡성을 제거하기 위해 상이한 정량적 PCR 등을 사용하여 우리는 인공 핵성 표준을 생성하여 (RDNA)를 생성했다 계통 발생 분류

RRNA 유전자는 여러 영역으로 구성되어 있으며, 그 중 일부는 종에 걸쳐 매우 유사한 영역 (보존 영역)이지만 종에 따라 다른 서열을 갖는 영역 (가변 영역)도 있습니다 바카라 필승법 분석에서, 샘플의 rRNA 유전자는 곰팡이 및 박테리아로 나누고, 각각의 보존 된 영역에 결합하는 PCR 프라이머를 사용하여 증폭되고, 사이에 존재하는 가변 영역의 뉴클레오티드 서열에 기초하여 포괄적으로 정량화 된 생물학적 종 이 연구에서 개발 된 RDNA- 미미는 여러 자연 발생 RRNA 유전자의 보존 된 영역과 동일한 뉴클레오티드 서열을 가지지 만, 가변 영역은 자연적으로 발생하지 않는 독특한 인공 서열로 대체되었다 (도 1) 이 설계는 보존 된 영역에 결합하는 PCR 프라이머를 사용하여 PCR에 의해 RDNA- 미미를 증폭시킬 수있게하는 반면, 가변 영역은 자연에 존재하지 않는 뉴클레오티드 서열이므로 생물 정보학에 의한 분석 동안 다른 유기체와의 RRNA 유전자 서열과 쉽게 구별 할 수있다 이 연구에서 설계 및 합성 된 12 가지 유형의 RDNA- 마이크는 진핵 생물 바카라 필승법에서 RRNA 유전자를 사용하여 차세대 시퀀싱 분석에 널리 사용되는 PCR 프라이머에 결합하는 영역을 보존했다 또한, 이들 유형 중 두 가지 유형은 진핵 생물 바카라 필승법 분석을위한 영역 및 인공 서열뿐만 아니라 원핵 생물 RRNA 유전자의 분석을위한 보존 된 영역 및 인공 서열을 보존했다 이들 DNA 혼합물을 분석 할 바카라 필승법 류 샘플에 첨가 될 때,이 두의 비율은 진핵 생물 바카라 필승법 및 원핵 생물의 차세대 시퀀싱 분석에 의해 얻어진 상대적 정량화 값으로부터 추정 될 수 있으며, 추가적인 양적 PCR이 풍부도를 비교하기 위해 추가적인 정량적 PCR의 필요성을 제거 할 수있다

실제로, RDNA- 미미의 혼합물이 DNA 추출 동안 바카라 필승법 샘플에 직접 첨가 될 때, 시퀀싱 후, RDNA- 미미 및 시편 유래 RRNA 유전자의 서열 및 풍부도를 측정 하였다 또한, 시편에 첨가 된 rDNA- 미미 물질 (또는 카피 수)의 양으로부터 검출 된 바카라 필승법 유래 rRNA 유전자의 수도 절대 양으로 변환 될 수있다 (도 2, 상단 및 오른쪽) 이 접근법은 RDNA- 미미가 기존의 방법만으로 얻은 상대적 풍부 데이터로 달성 할 수없는 2 개의 큰 분류군 (진핵 생물 바카라 필승법 및 원핵 생물)에서 바카라 필승법 분석을 가능하게한다는 것을 입증한다

또한, 우리는 rDNA- 마이크가 바카라 필승법 분석의 신뢰성을 평가할 수 있음을 보여 주었다 차세대 시퀀싱에 의해 검출 된 풍부도는 RDNA- 미미의 농도에 따라 정확하게 비례한다는 것이 확인되었다 (도 2, 하부 중심 그래프) 이것은 예를 들어, 상이한 농도에서 다수의 RDNA- 미미의 RDNA- 미미 혼합물을 생성하고 각각의 차세대 시퀀싱 분석에 추가 될 수 있고, 예상되는 풍부 비율을 시퀀싱에 의해 측정 한 풍부 비율과 비교할 수있는 가능성을 시사한다

우리는이 방법을 사용하여 절대 정량화 및 분석 신뢰성을 보장하고 있으며, 인간 마이크로 바이 옴과 관련된 다양한 연구 및 개발을 촉진하고 새로운 바카라 필승법 분석 기술을 개발하고 있습니다 앞으로, 우리는 RDNA 마이크를 사용하여 인간의 피부에 존재하는 다양한 유형의 곰팡이와 박테리아를 절대 정량화하고 고품질 데이터베이스를 구축 할 것입니다 또한 인공 핵산 표준을 사용하여 마이크로 바이 옴 분석 정확도 관리 기술을 향상시키고 바카라 필승법 분석의 품질 보증 및 표준화를 촉진 할 계획입니다 또한,Shotgun Metagenomic Analysis를 포함한 다양한 바카라 필승법 분석 기술을 목표로 인공 핵산 표준의 적용 범위를 확장 할 계획이다

게시 된 잡지 :ISME 커뮤니케이션
기사 제목 : RRNA 유전자 앰플 리콘 시퀀싱에 의한 바카라 필승법의 크로스 도메인 절대 정량화를위한 ​​합성 DNA 스파이크 인 표준
저자 : Dieter M Tourlousse & Yuji Sekiguchi
doi :https : //doiorg/101093/ismeco/ycaf028

Microbiome (복잡한 바카라 필승법 총)

는 특정 환경, 게놈 또는 유전자의 조립에 존재하는 바카라 필승법 그룹을 말합니다 구체적으로, 인간 장내 바카라 필승법, 토양 바카라 필승법 및 해양 바카라 필승법이 있습니다[참조로 돌아 가기]

차세대 시퀀서

기존 시퀀서와 달리, 한 번에 읽을 수있는 기본 서열의 길이는 짧고 50 ~ 500베이스 (기존 방법의 약 800베이스)이지만,이 시퀀서는 한 번의 분석에서 수천만에서 수십억에서 기본 쌍의 기본 서열 정보를 얻을 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

절대 정량화

단위 샘플 중량 당 분자의 수와 같은 절대량으로 RRNA 유전자와 같은 분자의 풍부도를 정량화합니다[참조로 돌아 가기]

시퀀싱

차세대 시퀀서를 사용하여 유전자의 기본 서열을 해독합니다[참조로 돌아 가기]

PCR

중합 효소 연쇄 반응 이것은 DNA 분자를 증폭시키는 기술이며,이 반응에 의해 동일한 기본 서열을 갖는 다량의 핵산 분자를 합성 할 수있다[참조로 돌아 가기]

입문서

이것은 PCR 방법에 사용되며 DNA 폴리머 라제가 DNA를 합성 할 때 DNA 폴리머 라제에 의해 사용되는 핵산의 단편이다 이 단편에 결합하는 DNA 부위 주변의 DNA 단편은 PCR에 의해 증폭된다[참조로 돌아 가기]

Shotgun Metagenomic Analysis

RRNA 유전자와 같은 특정 유전자 서열의 대규모 병렬 분석보다는 샘플에 존재하는 전체 게놈을 분석하는 차세대 DNA 시퀀서를 사용한 바카라 필승법 분석 방법[참조로 돌아 가기]