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人体肠道内寄生着10万亿个细菌,它们的基因总数约为人自身基因数目的150倍。肠道微生物与宿主之间进行密切的信息交流,在代谢、免疫、神经系统调控中起到了重要作用,能影响体重和消化能力、抵御感染和自体免疫疾病的患病风险,还能控制人体对癌症治疗药物的反应。这些肠道微生物主要通过小分子的代谢物与宿主进行密切的相互作用。采用16S/宏基因组手段对微生物进行研究,并结合代谢组检测,可以对肠道微生物作用和功能进行系统的研究。
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全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)是指利用基因组学重测序技术获取数以百万计的SNP为分子遗传标记,与表型数据进行联合分析,从中筛选出与疾病相关的SNP,发现影响复杂性状的基因变异。
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扩增子测序是对特定长度的PCR产物或者捕获片段进行测序,研究微生物多样性及群落组成和丰度差异。16S/ITS/18S扩增子测序是对样本中细菌的16S rRNA,真菌的ITS和真核生物(藻类等)的18SrRNA基因序列进行高通量测序,序列既具有保守性,又具有高变性。通过对某一段高变区序列(如16S的 V3-V4区域,ITS的ITS1区域或18S的V4区域)或全长进行PCR扩增后进行高通量测序,与数据库比对得到物种注释信息,可以了解样本中的菌群组成及丰度,以及组间差异菌群。
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扩增子测序
微生物多样性
丰度差异
群落组成
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宏基因组学(Metagenomics),又称元基因组学,是以样本中的整个微生物群落作为研究对象,无需分离培养,直接提取样本DNA进行测序,研究环境微生物的群落结构、物种分类、系统进化、基因功能及代谢网络等,已广泛应用于微生物领域。技术原理是将样品中的所有基因组DNA随机打断成300bp左右的小片段,在片段两端加入通用引物进行高通量测序,再通过组装的方式将小片段拼接成较长的序列,分别和物种数据库和功能数据库比对,进行微生物群落结构多样性,基因功能,代谢通路等分析,从而进一步发掘和研究具有应用价值的功能基因及通路。
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元基因组
宏基因组
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基因组
snp
重测序
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yx0020
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yx0020
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生物过程具有复杂性和整体性,单一组学的数据难以系统全面地解析疾病发生发展的复杂机制。转录和代谢联合分析可以同时实现从“因”和“果”两个方向来探究生物学问题,相互间进行验证,从海量的数据中筛选出关键基因、代谢物及代谢通路开展后续深入研究与应用,从而提高文章的水平。
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yx0019
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