高通量测序技术在低频突变检测中的应用

体细胞突变的累积与衰老、肿瘤及多种疾病的发生密切相关。在正常组织细胞中,基因组中自发突变和诱发突变的变异等位基因频率极低,对这类低频突变的检测一直面临挑战。第二代和第三代高通量测序(next-generation sequencing,NGS)技术的出现,可以实现任意物种全基因组上变异的直接检测,克服传统突变检测技术的诸多局限性。但是常规NGS由于测序错误率较高从而限制了其在低频突变检测上的应用,基于分子一致性测序策略进行错误矫正的高准确性NGS测序技术作为有效的低频突变检测工具,有望在环境诱变剂的评价与研究、细胞与基因治疗药物风险评估、人群健康风险监测和生命科学基础研究领域发挥重要作用。本文对比经典突变检测方法,对基于NGS的低频突变检测技术研究进展进行综述,并对应用前景进行展望,以期为该技术的进一步开发、研究和在相关领域的应用提供参考。

高通量测序技术对杀菌型益生菌含乳饮料菌群结构分析

目的分析杀菌型益生菌含乳饮料中菌群组成结构,并探究宣称添加益生菌的真实性和合规性。方法本研究以高通量测序技术为基础,从市售11批次杀菌型益生菌含乳饮料中全基因组提取,进行V3/V4变异区序列的聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增后,整理及统计样品测序序列数目,操作分类单元(operational taxonomic unit,OUT)归类,生成稀释曲线、Alpha多样性、聚类、丰度分布曲线与分析菌群结构和菌种标示合规性。结果共得到39231条优质序列,分布在210~518 bp范围内;共注解到16个门、37个纲、71个目、129个科、265个属;从门分类水平主要为厚壁菌门(Firmicutes 91.66%),从纲的分类水平主要为芽孢杆菌纲(Bacill 90.43%),从目的分类水平主要为乳杆菌目(Lactobacillales 82.74%);优势菌种为德氏乳杆菌保加利亚亚种、嗜热链球菌;同时产品有检出携带致病性非益生菌菌群。11种产品标签标示与实际检测到菌株完全一致的仅有1批次。结论本研究建立的高通量测序技术能准确、快速地探究杀菌型益生菌含乳饮料中微生物菌群多样性和潜在的致病性,市售产品益生菌种类丰富,但同质化程度较高,产品间菌群分布均匀度差异大。

基于高通量测序技术的9种铁线莲属药材混合粉末分子鉴定

目的建立基于高通量测序技术的9种铁线莲属混合粉末分子鉴定方法。方法采用高通量测序技术,对9种铁线莲属药材混合粉末样品中的总DNA经提取,对ITS2片段进行PCR扩增,利用Illumina MiSeq平台对DNA片段进行双端测序,最后采用FLASH、QIIME、GraPhlAn及MEGA 7.0软件对序列进行整理并聚类分析,鉴定混合粉末中的物种。结果混合粉末样品中得到高质量的ITS2序列共496条,铁线莲属物种含有序列72条,比对出棉团铁线莲、女萎铁线莲、短尾铁线莲、灌木铁线莲、单叶铁线莲、黄花铁线莲、粗齿铁线莲等7个物种,未能比对出东北铁线莲和芹叶铁线莲。结论以ITS2作为DNA条形码,采用高通量测序技术,可以鉴定出铁线莲属药材混合样品中的7个物种,为混合药材的鉴定提供依据。

基于高通量测序技术对不同地区米酒曲微生物群落结构的分析

采用高通量测序技术对湖北宜昌当地传统米酒曲与广西玉林传统米酒曲中的微生物群落结构进行解析,获得了酒曲中主要微生物种属和占比。结果表明,广西米酒曲在物种丰富度以及群落多样性上均高于宜昌米酒曲;广西米酒曲中优势真菌属以根霉属(Rhizopus)、毛霉属(Mucor)、毕赤酵母属(Pichia)和假丝酵母属(Candida)为主,宜昌米酒曲中根霉属(Rhizopus)和毛霉属(Mucor)为优势菌属;在细菌属水平上,广西米酒曲以片球菌属(Pediococcus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、魏斯氏属(Weissella)、乳杆菌属(Lactobacillus)为主,宜昌米酒曲优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)和魏斯氏属(Weissella);ASV/OTU韦恩图分析表明宜昌酒曲在物种独特性上要优于广西玉林酒曲。本研究揭示了宜昌传统米酒曲中的真菌与玉林传统米酒曲真菌菌种的差别,为逐步改善传统酒曲质量,以及相关微生物的进一步利用提供了理论指导依据。

高通量测序技术在结核病诊断和耐药检测中的应用进展

结核病是一种传染性强、病死率高的慢性疾病,及时诊断和耐药性检测对结核病的防治至关重要。尽管常规的病原学检测方法在结核病的诊断中起到了重要作用,但也存在一定的局限性,难以满足临床快速、精确诊断的需求。高通量测序技术在感染性疾病病原体检测方面的应用日益广泛,随着技术的发展,在结核病的诊断和耐药性检测方面也有新的突破。高通量测序技术能够在短时间内分析大量样本,快速识别结核分枝杆菌的基因序列,同时检测耐药基因突变,在结核病的诊断和耐药性快速检测方面显现出巨大的潜力和价值。本文重点探讨了二代测序(next-generation sequencing,NGS)和三代纳米孔等高通量测序技术在结核病早期诊断和耐药基因突变监测方面的应用,讨论宏基因组测序、靶向测序和全基因组测序等测序技术的临床应用策略。

串联质谱联合高通量测序技术在新生儿遗传代谢病(IEM)筛查诊断中的应用价值

目的:探讨串联质谱联合高通量测序技术在新生儿遗传代谢病(IEM)筛查诊断中的应用价值。方法:回顾性分析本院2023年1月至2023年10月接收的3625例接受IEM筛查的新生儿的临床资料,对IEM患儿与正常新生儿的基本资料进行比较,并分析IEM新生儿的变异情况。结果:本组新生儿中基因变异共15例;IEM患儿与正常新生儿的基本资料差异无统计学意义(P>0.05);IEM相关基因变异的15例新生儿中,ACAD8基因复合杂合变异1例,SLC22A5基因变异携带者1例,前者被诊断为异丁酰辅酶A脱氢酶缺乏症,后者被诊断为原发性肉碱缺乏症;3例SLC22A5变异新生儿的游离肉碱水平(7.80±1.26)μmol/L明显低于3622例SLC22A5未变异新生儿的游离肉碱水平(18.95±3.25)μmol/L(P<0.05);4例MCC1/MCC2变异新生儿的丁二酰肉碱+3-羟基异戊酰基碱水平(0.48±0.08)μmol/L明显高于3621例MCC1/MCC2无变异新生儿的丁二酰肉碱+3-羟基异戊酰基碱水平(0.17±0.03)μmol/L(P<0.05)。结论:新生儿IEM筛查诊断中串联质谱联合高通量测序技术可取得确切的应用效果,对于存在基因变异携带的患者,要与其临床症状结合来开展诊断工作,避免出现漏诊的情况。

高通量测序技术与电镜技术在RNA表观修饰研究中的应用

RNA表观遗传学是继DNA表观遗传学和蛋白表观遗传学的发展而兴起的新兴研究领域。已有的研究结果表明,RNA表观遗传修饰对RNA的加工代谢和生物学过程具有调控作用,在生命科学的多个领域已显示出巨大的应用潜力和商业前景。RNA表观遗传修饰的研究有助于进一步阐明生命活动调控的复杂机制。本文将关注于RNA表观遗传修饰研究中各种技术手段的应用,特别聚焦于高通量测序技术和电镜技术在RNA表观修饰研究中的应用情况以及相关局限性,并对这两种技术在未来可能的联合应用提出了展望。

基于高通量测序技术老面酵头微生物菌群多样性分析

通过高通量测序技术对不同活化时间及活化次数老面酵头的微生物菌群多样性进行研究。结果表明,随着活化时间的增加,老面酵头的细菌菌群丰富度无显著变化(P>0.05),多样性呈先降低后升高的趋势,真菌菌群丰富度呈先升高后下降的趋势,多样性呈下降趋势;随着活化次数的增加,老面酵头的细菌菌群丰富度无显著变化(P>0.05),真菌菌群丰富度及细菌和真菌菌群多样性均呈下降趋势,说明活化对于老面酵头的菌群多样性具有不利的影响。不同老面酵头样品中相对丰度较高的微生物属具有一定差异。在门水平上,共检测出16个细菌门,优势细菌门分别为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)和变形菌门(Proteobacteria);共检测出4个真菌门,优势真菌门分别为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和球囊菌门(Glomeromycota)。在属水平,共检测出195个细菌属,优势细菌属分别为乳杆菌属(Lactobacillus)和魏斯氏菌属(Weissella);共检测出46个真菌属,优势真菌属分别为哈萨克斯坦酵母属(Kazachstania)、交链孢霉属(Alternaria)和曲霉属(Aspergillus)。

高通量测序技术在粪便菌群移植中的应用

粪便菌群移植(FMT)作为目前治疗肠道菌群失调最为有效的手段,在艰难梭菌感染、炎症性肠病、肠易激综合征等疾病治疗方面发挥着重要作用。目前,RBX2660、Vowst等粪便微生物药物已获得美国食品药品监督管理局批准上市。高通量测序技术作为一项飞速发展的新技术,可通过扩增肠道菌群可变区的特定区段,分析菌群的组成、丰度等信息,为FMT过程中的供体选择、受体特征分析、效果监测等环节提供强有力的工具。高通量测序技术的应用可有力推动FMT的粪便制备过程质量控制、功能微生物确定、效果监测等方面的发展。本文旨在阐述和总结高通量测序技术在FMT领域的应用前景以及未来的发展趋势。

高通量测序文库质量控制技术研究进展

作为生命科学和医学领域中的关键性支撑技术,高通量测序已得到快速发展并日趋成熟。该技术工作流程可分为核酸提取、文库构建、上机测序、数据分析等,其中文库构建是承上启下的关键步骤,文库构建的效果受制于上游样品质量,同时会对测序数据产出后的数据分析造成影响。对文库构建质量控制技术的选择和实施是提高结果可靠性、降低测序数据误差的重要保证。本文对文库构建质量控制技术进行深入综述,总结评价其原理、优缺点、适用范围,并对实际应用场景中相关技术的选择进行了论述,以期为科研人员、疾病预防控制人员等在选择文库质量控制技术时提供理论依据与参考,从而促进高通量测序工作的质量和效率。

高通量测序技术在宫颈癌早期诊断中的应用

目的探讨宫颈癌早期诊断中运用高通量测序技术的临床价值。方法选择收治的45例宫颈癌患者为研究对象,通过采集宫颈脱落细胞、提取DNA,运用高通量测序技术对宫颈脱落细胞基因组进行测序,检测PIK3CA等与宫颈癌发生相关的基因突变情况,并且结合TCGA、COSMIC数据库信息判读宫颈脱落细胞的基因突变情况。结果45例宫颈癌患者中,42例患者检出基因突变,检出率为93.33%,鉴定出的突变基因共160个,其中PIK3CA占有较高的比例,其次为RB1、AKT2以及FAT1等。宫颈癌患者的基因突变类型包括拷贝数变异、插入缺失突变、移码突变、无义突变以及错义突变等,其中比较常见的是拷贝数变异和错义突变。同时,PIK3CA基因突变与患者的分化程度有关(P<0.05),但是与有无高危型HPV感染、淋巴结转移、组织学类型、临床分期、肿瘤大小以及年龄等因素无关(P>0.05)。结论宫颈癌患者中普遍存在基因突变,主要为多基因突变,其中PIK3CA是比较常见的一种突变基因,其信号通路以PI3K-AKT信号通路为主,并且运用高通量测序技术,能够及时发现新的一些基因突变,为早期诊断宫颈癌奠定理论基础。

叠氮丙啶-实时荧光聚合酶链式反应-高通量测序技术鉴定冷链食品中多种病原菌

目的 应用叠氮丙啶-实时荧光聚合酶链式反应-高通量测序技术鉴定冷链食品中多种病原菌,构建病原菌分子进化树。方法 以冷链食品中的沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、蜡样芽胞杆菌、副溶血性弧菌、单核细胞增生李斯特氏菌5种病原菌作为研究对象,应用叠氮丙啶-实时荧光聚合酶链式反应技术作为冷链食品中病原菌检测初筛手段,应用微生物培养法以及生化鉴定仪器法进行方法比对与结果验证,运用高通量测序以及分子进化树构建作为冷链食品中所分离病原菌的种属地位确证方法。结果 叠氮丙啶-实时荧光聚合酶链式反应技术成功扩增了冷链食品中生活状态病原菌的特征性核酸片段,排除了死亡细菌以及阴性对照菌的干扰,病原菌检出限可达到1×10^(3)CFU/mL,一次反应可检测42份试样,可以在18 h内完成检测工作。在冷链食品中病原菌抽样检测调查中,随机采集的751份冷链食品,共检出62株病原菌,病原菌总体检出率为8.3%(62/751)。通过后续的16S rRNA测序以及葡萄球菌属、弧菌属以及李斯特菌属分子进化树的构建,成功溯源了金黄色葡萄球菌的污染来源并完成病原菌种属定位。结论 本方法特异性好、灵敏度高、检测通量高,为冷链食品及相关食品中病原菌的精确检测与溯源分析提供新的思路与方法。

靶向高通量测序技术在肺炎病原学诊断中的应用进展

肺炎病原学的临床诊断方法较多,传统检测技术存在检测范围有限、准确性欠佳、耗时长等不足。宏基因组二代测序(mNGS)技术检测范围广,但属于非靶向广谱病原学筛查,价格昂贵,临床应用受限。而靶向高通量测序(tNGS)技术可实现病原光谱精准检测,且检测成本更低。通过纤维支气管抽取支气管肺泡灌洗液,能直接取样,避免标本被口咽菌群污染,提高了病原学检测的准确性。因此,采用tNGS技术检测支气管肺泡灌洗液,能显著提升肺炎病原学的诊断效果。本文对tNGS技术在肺炎病原学诊断中的应用进展进行综述,旨在分析tNGS技术在肺炎病原学诊断中的价值,为tNGS技术的临床应用提供参考。

高通量测序技术的发展及其在生命科学中的应用

DNA测序技术从以Sanger法为代表的第一代测序技术到如今的高通量测序(HTS)技术,经历了漫长而曲折的发展过程,如今该技术在动植物基因组的研究中获得了很大的成功,它的问世可以使人们以更低廉的价格,更全面、更深入地对全基因组进行分析。作者阐述了几种关于HTS的测序技术平台:Roche/454测序技术、ABI/SOLID测序技术、Illumina/Solexa测序技术、单分子测序技术及Ion Torrent测序技术,并且还归纳了HTS在基因组学、转录组学及表观基因组学等方面的应用。

高通量测序技术及其在农业科学研究中的应用

高通量测序是DNA测序技术发展中的重大突破,它的出现为现代农业科学的研究提供了前所未有的机遇。总结了以454、Solexa和SOLiD为代表的第二代高通量测序技术的原理以及HeliScope和Pacific Biosciences SMRT为代表的单分子测序技术的最新进展。在此基础上,归纳了高通量测序技术在基因组测序、转录组测序、小分子RNA及数字化基因表达谱等研究领域在农业研究中的应用。最后,指出了当前高通量测序技术的特点并对其在今后研究中的发展方向进行了展望。

基于Miseq高通量测序技术的辣椒酱核心细菌类群研究

在采用Miseq高通量测序技术对6个辣椒酱细菌微生物多样性进行解析的基础上,进一步使用电子舌对辣椒酱的滋味品质进行评价,探讨核心细菌类群对辣椒酱滋味品质的影响。结果表明,芽孢杆菌(Bacillus)和葡萄球菌(Staphylococcus)是湖北当阳地区辣椒酱中的优势细菌微生物,其相对含量分别为37.62%和20.66%。在分类操作单元(operational taxonomic units,OTU)水平上发现14个核心OTU,其中分别有5个和3个OTU隶属于芽孢杆菌(Bacillus)和葡萄球菌s(Staphylococcu)。酸味是辣椒酱样品间差异最大的滋味指标,微生物构成对辣椒酱滋味品质的形成具有较大的影响。

基于Miseq高通量测序技术对细菌型豆豉细菌类群的评价

采用Miseq高通量测序技术对6个细菌型豆豉细菌多样性进行了评价,同时使用电子舌对不同样品各滋味指标的相对强度进行了测定,进而探讨了细菌类群对产品滋味品质的影响。结果表明,Bacillus(芽孢杆菌)是细菌型豆豉中的优势细菌,其相对含量为95.26%。在分类操作单元(Operational taxonomic units,OTU)水平上,发现5个核心OTU相对含量大于0.1%,其中4个隶属于Bacillus,OTU2133(隶属于芽孢杆菌)的平均相对含量为91.91%。酸味是豆豉间差异最大的滋味指标,且Bacillus、Staphylococcus(葡萄球菌)和Lactobacillus(乳酸杆菌)与豆豉酸味的形成均呈正相关。由此可见,鲊广椒中细菌微生物主要是由Bacillus组成,且Lactobacillus和Staphylococcus对豆豉滋味的形成具有影响。

基于PCR-DGGE与高通量测序技术的恩施地区腊鱼细菌多样性评价

作为我国传统的发酵食品,腊鱼因具有独特的滋味和口感而深受人们青睐。以16 s rDNA基因为标靶,采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)与Mi Seq高通量测序技术相结合的方法对采集自恩施地区腊鱼样品的细菌多样性进行了研究。PCR-DGGE结果表明,腊鱼样品中的细菌以Psychrobacter和Lactobacillus为主。Mi Seq高通量测序结果表明,腊鱼中的优势细菌门主要为变形菌门(Proteobacteria)、硬壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria),其平均相对含量分别为61.29%、30.21%、5.34%和1.74%。腊鱼中的优势细菌主要为Psychrobacter、Brochothrix、Pseudomonas、Staphylococcus、Acinetobacter、Vibrio、Pseudoalteromonas和Chryseobacterium,其平均相对含量为35.70%、19.74%、7.13%、7.12%、4.19%、3.90%、3.09%和1.98%。在分类操作单元(Operational taxonomic units,OTU)水平上,发现了64个核心OTU,累计平均相对含量高达62.67%。由此可见,恩施地区腊鱼中的优势细菌主要由隶属于Proteobacteria的Psychrobacter及隶属于Firmicutes的Brochothrix构成,且不同样品共有大量的核心细菌菌群。

利用高通量测序技术发现植物小分子RNA研究进展

小分子RNA是一类长约20～30个核苷酸的非编码RNA分子,其介导的转录后基因调控是植物中的一种新型基因调控机制。它在植物的生长发育和适应外界各种环境胁迫的过程中起着非常重要的作用。植物中小分子RNA数量巨大、种类繁多,而高通量测序技术的出现大大加快了它们的发现过程。本文在简要介绍目前已知植物小分子RNA的类型及特点的基础上,综合阐述近年来利用高通量测序技术克隆和分析植物小分子RNA的研究成果,以期反映当前植物小分子RNA的基因组分布规律、功能和进化等方面的最新研究进展。

高通量测序技术在新生儿地中海贫血基因筛查中的应用

目的:探讨高通量测序(NGS)技术在新生儿地中海贫血基因筛查中的可行性。方法:随机采集我院出生的206例新生儿足底血,制成干血片,用高通量测序(NGS)技术进行地中海贫血基因筛查,根据其结果进行进一步的分析。结果:206例受检新生儿中筛查出地中海贫血基因突变的有22例,其中α-地中海贫血11例,β-地中海贫血11例,新发5例。11例α-地中海贫血以基因缺失为主,共7例,所占比例达到64%(7/11),具体基因型分布:右侧缺失型(αα/-α3.7)4例,东南亚型(αα/-SEA)2例,左侧缺失型(αα/-α4.2)1例,其余4例为基因点突变所致,占36%(4/11),分别为:Hb Part-Dieu杂合、Hb Quong Sze杂合、Hb Westmead杂合、HBA1:c.95+9C>T(新发突变);11例β-地中海贫血主要为β-链基因点突变所致,共检出7种突变基因型;以CD17(A→T)位点的突变最多见,占27%(3/11),-50 G>A杂合2例、Hb Hamilton杂合1例、IVS-II-654(C→T)1例,其余4种为新的基因位点突变,分别为:HBB:c.316-116C>A、HBB:c.316-248G>T、HBB:c.315+63T>C、HBB:c.-23 A>G。结论:高通量测序技术对新生儿足底干血片进行地中海贫血基因筛查是可行的,不仅能有效地检出地中海贫血的基因类型,而且还能发现新的基因突变。本方法具有采集标本简单、结果精确度高等优点,可广泛应用于临床,为地中海贫血的早期诊断提供保障。