应用高通量测序技术对蚊携带RNA病毒的检测研究

目的:基于高通量测序技术,分析我国不同边境地区蚊虫携带病原的多样性,为快速筛查蚊媒病原提供参考依据。方法:将采自不同边境地区的田间样品随机分为6组,提取病毒核酸,然后使用Ion S5 XL测序仪进行高通量测序,并进行生物信息学分析。结果:在6个蚊类混合样本中,有4个混合样本发现2种及2种以上的可疑病毒。结论:高通量测序检测体系有效地检测出蚊媒病毒的存在,初步揭示了蚊类所携带的病原体种类的多样性。     

宏基因组学在传染病防控中的应用进展北大核心CSCD

新发突发传染病暴发给全球公共卫生防控带来严峻挑战。快速识别致病病原体是应对新发突发传染病的首要问题,传统病原检测方法难以应对已知变异较大病原或未知病原,基于高通量测序的宏基因组学研究给病原识别鉴定带来了新的方法和思路。核酸提取、高通量测序和数据分析等关键技术方法不断发展,使宏基因组学成为新突发传染病防控的重要研究方向。宏基因组学可对传染病防控中的多种类型样本进行直接测序,获得高通量的测序数据,并结合病原核酸数据库,通过序列比对、变异进化分析等生物信息学方法,通过监测可疑样本对疫情暴发进行预测预警;识别传染病患者感染致病病原,为临床诊治提供指导;构建病原系统发育关系,追溯疫情潜在感染来源,最终实现新突发传染病病原的快速识别、分型、耐药及溯源分析。宏基因组学作为一项新兴技术,在传染病防控领域具有巨大潜力和发展空间。通过对宏基因组学在传染病病原监测、检测及溯源等方面的应用进展进行综述,以期为传染病防控提供新的视角。     

不同样本前处理方法对高通量测序检测HBV、HCV、TTV结果的影响

目的:探索不同样品前处理方法对于不同类型病毒检测的效果。方法:分别将携带乙肝病毒(双链环状DNA病毒)、丙肝病毒(单正链RNA病毒)、TTV(Torque teno virus)(单链环状DNA病毒)的血清等比例混合,模拟混合感染,然后分别采用多重置换扩增(MDA)和随机锚定PCR扩增并进行高通量测序,同时以原始样品(未扩增)直接高通量测序作为对照。结果:原始样品(未扩增)直接测序,产出的数据大部分为人类的序列;MDA方法中绝大部分数据为TTV、乙肝病毒;随机锚定PCR扩增方法中绝大部分数据为乙肝病毒。结论:MDA方法适合扩增环状病毒,随机锚定PCR扩增适合含量高的病毒,不做任何处理直接高通量测序检测病毒效果最差。本研究可为指导不同类型病原体如何选择扩增方案提供借鉴。     

宏基因组学在传染病防控中的应用进展

新发突发传染病暴发给全球公共卫生防控带来严峻挑战。快速识别致病病原体是应对新发突发传染病的首要问题,传统病原检测方法难以应对已知变异较大病原或未知病原,基于高通量测序的宏基因组学研究给病原识别鉴定带来了新的方法和思路。核酸提取、高通量测序和数据分析等关键技术方法不断发展,使宏基因组学成为新突发传染病防控的重要研究方向。宏基因组学可对传染病防控中的多种类型样本进行直接测序,获得高通量的测序数据,并结合病原核酸数据库,通过序列比对、变异进化分析等生物信息学方法,通过监测可疑样本对疫情暴发进行预测预警;识别传染病患者感染致病病原,为临床诊治提供指导;构建病原系统发育关系,追溯疫情潜在感染来源,最终实现新突发传染病病原的快速识别、分型、耐药及溯源分析。宏基因组学作为一项新兴技术,在传染病防控领域具有巨大潜力和发展空间。通过对宏基因组学在传染病病原监测、检测及溯源等方面的应用进展进行综述,以期为传染病防控提供新的视角。     

利用siRNA高通量测序技术筛查蚊子体内携带的RNA病毒

昆虫可以利用小干扰RNA(siRNA)机制干扰体内RNA病毒的增殖,从而获得对该病毒的免疫能力。通过第二代测序技术对蚊子的小RNA进行高通量测序,再通过生物信息学方法寻找其中的RNA病毒序列,发现在我国云南地区的白纹伊蚊和致倦库蚊体内存在Marayo,Omsk hemorrhagic fever和Ilheus等RNA病毒的基因片段。至此建立了发现媒介昆虫体内携带病毒的一种新方法,可用于媒介昆虫携带RNA病毒的本底调查。     

用于高通量测序未知病原体分析的样本预处理方法及扩增方案概述

2005年以来,二代测序平台和测序技术越来越普及,被广泛用于新病毒和未知病原体的发现,从未经培养的复杂样本中筛查病毒类病原体需要更多的前期处理措施。我们围绕高通量测序所涉及到的测序样本预处理方法和扩增方法做简要总结:样品类型分为无菌样本和开放样本;病原体类型包括病毒、细菌、真菌等;背景核酸去除的常用方法包括物理分离、核酸酶消化和几种r RNA去除的方法;常用的微量样本非特异性扩增方法包括随机引物PCR、SISPA技术、锚定随机引物PCR、RCA技术、MDA技术和NASBA技术。     

病毒宏基因组学技术及其在医学领域的应用

病毒宏基因组学(Viral metagenomics,VM)无需知晓核酸序列,直接以环境中的病毒群落为研究对象,对研究环境中病毒的多样性、快速鉴定出已知和未知病毒,实时监测特定病毒的动态变化等具有重要价值。下一代测序(Next-generation sequencing,NGS)平台具备快速、自动化和高通量等综合优势,因此相对于一代Sanger测序技术,其测序能力大大提高。同时,近年来测序技术的不断改进、成本的不断降低、数据分析流程的普及以及对数据深入挖掘能力的显著性改进表明,在可预见的未来,病毒宏基因组测序将会成为常规检测项目,为未知病毒检测提供新的技术手段和思路。本文将从病毒宏基因组学的兴起,研究过程和在医学领域中的应用等方面进行综述。     

基于宏基因组学的猪群样本病毒探测方法的建立

极其多样的病毒广泛存在于我们周围的环境和动物体内,其中很多病毒是人类所未知的,而发现未知病毒常常受制于病毒常规检测技术的局限性.[目的]构建未知病毒检测技术平台.[方法]应用病毒宏基因组学的理念,结合新型分子诊断技术,首先利用过滤和核酸酶处理去除样品宿主核酸干扰,然后随机PCR扩增潜在的病毒宏基因组,最后通过大规模测序及序列分析获取病毒核酸信息.[结果]利用此技术我们对猪瘟病毒(CSFV)细胞培养物和猪圆环病毒2型(PCV2)感染猪病料进行了分析,分别检测到序列总长度1680 bp,占基因组13.7％的CSFV序列和序列总长度834 bp,占基因组47.2％的PCV2序列;利用此检测技术平台研究一未知病原细胞培养物,通过测序和序列分析,结果显示56条序列中有26条为副流感病毒5型(PIV5)同源序列,覆盖了其基因组全长的16.4％;此外,应用本研究建立的方法结合新一代高通量测序,我们在混合的7份病原未知的病猪组织样品中检测到了1.1％的病毒序列,包括CSFV、PCV2、猪细环病毒(TTSuV)、猪bocavirus (PBoV)和人腺病毒6型(Ad6)等的部分基因序列.[结论]本研究建立的基于病毒宏基因组学的未知病毒的检测方法突破了传统病毒研究方法的缺陷,对于猪群样本中病毒的检测具有较高的敏感性,有望为新发、突发感染性疾病的诊断和监测提供技术支持.     

高通量测序序列比对研究综述

高通量测序技术的飞速发展,给生物信息学带来了新的机遇和挑战,第二代测序序列数量多、长度短使得原来的序列分析手段不再适用。近几年来,针对高通量测序的序列分析算法和软件日益增多,目前已有上百种,导致选择合适的软件成为一个难题。对第二代测序的测序类型、序列类型以及分析算法进行了总结和归纳,对现今常用的分析软件的序列的类型、长度以及软件应用算法、输入/输出格式、特点和功能等方面做了详细分析和比较并给出建议。分析了现今测序技术和序列分析存在的问题,预测了今后的发展方向。     

焦磷酸测序技术在确认北京严重急性呼吸综合征(SARS)病毒株并检测基因突变中的应用

结合严重急性呼吸综合征(SARS)病毒株序列信息分析和高通量测序技术,建立一种快速、简单地确定SARS病毒株并筛查SARS病毒突变位点和突变频率的方法。从感染人SARS病毒的Vero-6细胞中提取病毒RNA,反转录为cDNA后,PCR扩增目的基因片段,采用焦磷酸测序技术(Pyrosequencing Technology,PSQ)进行第2601、7919、9479、19838多个碱基突变位点测序和突变频率分析。通过测序分析多个可能出现突变的位点,确定了该病毒为北京流行株,同时发现第7919位碱基发生了A／G突变。PSQ技术对于高通量筛选研究病毒基因的突变和确定病毒株型别有着简单、快速、灵敏的特点。利用生物信息学分析核酸多态性,结合实验验证,可以确定SARS病毒流行株的特征,有利于对突发事件及早确定传染来源。     

Development of real-time PCR assay for differential detection and quantification for multiple Babesia microti-genotypes

We have developed a real-time PCR assay that can rapidly and differentially detect and quantify four genotypes of small subunit ribosomal RNA gene (SSUrDNA) of Babesia microti (Kobe-, Otsu-, Nagano- and US-types). In this assay, four genotype-specific pairs of primers targeted on internal transcribed spacer (ITS) 1 or 2 sequences were used and amplicons by each pair of primers were quantitatively detected by fluorescent SYBR Green I. The four genotype-specific pairs of primers displayed the high specificity for homologous genotype DNA. The standard curves of cycle threshold (Ct) values versus amount of target DNA per reaction (log) for all four genotypes were linear and the correlation coefficient (Rsq) values for the curves were from 0.970 to 0.997. The standard curves were almost identical even in the presence of heterologous genotype DNA. This assay could detect 10-30 fg purified DNA (equivalent to the amount of 1-5 parasite DNA) of each genotype B. microti. This assay could also detect each genotype B. microti infection in blood with 3×10(-6)%-1×10(-5)% parasitemia. This assay was applicable to field rodent and tick samples to reveal mixed infection in several samples, for which a single genotype of B. microti had been detected by direct sequencing analyses in our previous studies. This assay also seemed to be applicable to clinical human samples, showing Kobe-type positive results for the first Japanese babesiosis patient and the asymptomatic donor, both infected with Kobe-type B. microti.     

Exploring the composition and diversity of microbial communities at the Jan Mayen hydrothermal vent field using RNA and DNA

DNA sequencing technology has proven very valuable for analysing the microbiota of poorly accessible ecosystems such as hydrothermal vents. Using a combination of amplicon and shotgun sequencing of small-subunit rRNA and its gene, we examined the composition and diversity of microbial communities from the recently discovered Jan Mayen vent field, located on Mohn's Ridge in the Norwegian-Greenland Sea. The communities were dominated by the epsilonproteobacterial genera Sulfurimonas and Sulfurovum. These are mesophiles involved in sulphur metabolism and typically found in vent fluid mixing zones. Composition and diversity predictions differed systematically between extracted DNA and RNA samples as well as between amplicon and shotgun sequencing. These differences were more substantial than those between two biological replicates. Amplicon vs. shotgun sequencing differences could be explained to a large extent by bias introduced during PCR, caused by preferential primer-template annealing, while DNA vs. RNA differences were thought to be caused by differences between the activity levels of taxa. Further, predicted diversity from RNA samples was consistently lower than that from DNA. In summary, this study illustrates how different methods can provide complementary ecological insights.     

Deep Clonal Profiling of Formalin Fixed Paraffin Embedded Clinical Samples

Formalin fixed paraffin embedded (FFPE) tissues are a vast resource of annotated clinical samples. As such, they represent highly desirable and informative materials for the application of high definition genomics for improved patient management and to advance the development of personalized therapeutics. However, a limitation of FFPE tissues is the variable quality of DNA extracted for analyses. Furthermore, admixtures of non-tumor and polyclonal neoplastic cell populations limit the number of biopsies that can be studied and make it difficult to define cancer genomes in patient samples. To exploit these valuable tissues we applied flow cytometry-based methods to isolate pure populations of tumor cell nuclei from FFPE tissues and developed a methodology compatible with oligonucleotide array CGH and whole exome sequencing analyses. These were used to profile a variety of tumors (breast, brain, bladder, ovarian and pancreas) including the genomes and exomes of matching fresh frozen and FFPE pancreatic adenocarcinoma samples.