宏基因组测序在传染性疾病中的研究进展

微生物和人类已经共同进化几百万年了,微生物在维持宿主健康方面起到了非常重要的作用。随着下一代测序技术的进步,可以获得人体在不同环境下微生物群落的特征。本文综述了当前感染各种不同病原菌时复杂微生物群落的变化,病原菌包括HIV、乙肝病毒、流感病毒和结核分支杆菌,以及不同的身体部位。我们相信,增加对传染性疾病和微生物群落变化之间关系的认识,能够更好地管理疾病进展。然而,将来的研究可能需要更加整体化,通过分析人体宿主微生物与传染性疾病的发生机制之间的关系,以建立疾病的确切因果关系。     

复杂基因组测序技术研究进展

复杂基因组指的是无法使用常规测序和组装手段直接解析的一类基因组,通常指包含高比例重复序列、高杂合度、极端GC含量、存在难消除异源DNA污染的基因组。为了解决复杂基因组的测序和组装问题,需要分别从基因组测序实验方法、测序技术平台、组装算法与策略3个方面进行深入研究。本文详细介绍了复杂基因组测序组装相关的现有技术与方法,并结合复杂基因组经典实例介绍了复杂基因组测序的技术解决途径和发展历程,可为制订合适的复杂基因组测序策略提供参考。     

宏基因组学及其在口腔微生物研究中的应用

宏基因组是指环境中所有微生物的遗传物质总和。宏基因组学技术可以最大限度地利用环境中的微生物资源,受到了国内外微生物研究者的重点关注。口腔中寄居着大量的微生物群落,以往对口腔疾病微生物的研究大多局限于单纯的细菌培养技术,然而,由于培养技术的局限性,部分微生物很难或根本不能培养,宏基因组学技术打破了这一局限性,帮助人类发掘更丰富的口腔微生物资源。最近,以宏基因组学测序为基础的研究描绘出了口腔生态系统的图谱,越来越多的实验证明口腔微生物组在各种口腔疾病甚至全身系统性疾病中的重要作用。同时,这也为基于人类微生物组的诊断和治疗开辟了新的途径。本综述旨在说明宏基因组学是研究人类口腔疾病及全身疾病相关微生物的得力工具,而且具有广阔的发展前景,同时也讨论了宏基因组学在应用中有待克服的局限性。     

基于宏基因组测序的植物叶表微生物富集及DNA提取方法

获得高质量的微生物基因组DNA是进行复杂微生物群落宏基因组学研究的基础和难点。植物叶表是一个微生物多样性丰富的复杂生态系统,这些微生物群落可以调节叶片功能性状,影响植物的适应性。深入了解叶表微生物群落的基本结构和功能原理,有助于在促进植物生长和植物保护方面发挥重要的应用价值。由于叶表严苛的环境,导致富集叶表微生物难度较大,严重限制了高质量叶表微生物基因组DNA的提取。基于现有DNA提取方法,加入表面活性剂Silwet L-77进行前处理,同时循环利用洗脱液,加强叶表微生物的富集,以提高叶表微生物的获取量。结合商业试剂盒方法进行提取得到高纯度、高浓度的基因组DNA。经过质量控制和建库测序验证,DNA质量达到宏基组建库的要求。通过此方法可以提高叶表微生物分离和收集效率的方法,提高叶表微生物DNA提取成功率,为应用高通量测序技术研究叶表微生物组成和其他植物分子生物学研究提供参考。     

纳米孔测序技术在环境微生物研究中的应用

高通量测序技术是研究环境微生物的有效手段,而以纳米孔测序为代表的第三代测序技术以其测序读长长、测序速度快、测序数据实时监控、仪器方便携带、无GC偏好性、无需经过PCR扩增等显著优势有力推动了环境微生物研究的发展.本文对纳米孔测序技术的技术原理和特点进行了简要概述,重点介绍了纳米孔测序技术在环境微生物扩增子测序、宏基因组...     

木本植物全基因组测序研究进展

近年来,植物全基因组测序的结果正如雨后春笋般涌现,木本植物全基因组测序也在紧锣密鼓地展开。但由于木本植物通常基因组较大,基因组结构较为复杂,在测序、测序后的组装、注释、功能分析等均存在较大的困难。在基因组测序分析的经费预算方面也存在着较大的压力。因此,有必要对这方面的研究进展及其存在问题进行分析比较,以提高林木全基因组研究方面的效率。文章在比较分析已经发展起来的3代基因测序技术(Sanger测序法、合成测序法和单分子测序法)的基础上,选择4种已经公布的木本植物(杨树、葡萄、番木瓜、苹果),从全基因组测序的研究背景、测序结果及应用的研究进展和存在问题等方面进行了述评,对未来要开展的木本植物全基因组测序前的准备工作(材料选择、遗传图谱和连锁图谱的构建、测序技术的选择),全基因组测序结果的生物信息学分析和应用进行了讨论。     

菌落PCR在大规模基因组测序中的应用

一种利用菌落直接PCR扩增DNA并用于测序的实验方法.通过对引物的设计和菌液浓度控制,使PCR反应后的内容物对测序干扰减到最小.与传统的测序过程比较,它省去了抽提模板DNA一步,节省了大量时间和实验成本.另外此方法可对BAC亚克隆库构建时由连接转化过程中导致的假阳性起筛选和鉴定作用.采用该法成功测定了籼稻（Oryza sativa indica）广陆矮4号的L3173号BAC DNA全长序列（约100 kb）,GenBank登录号：AL512542.     

全基因组测序在病原菌分型与溯源中的应用研究进展

细菌分子分型已成为监测细菌感染性疾病的暴发流行与明确病原菌传播途径的重要工具.随着全基因组测序技术的日益兴起,公共数据库中已产生大量的细菌基因组数据,迫切需要研究人员充分认识和理解该技术,并掌握多种生物信息学工具挖掘并解读测序数据.本文系统概述了全基因组测序技术与生物信息学工具在病原菌分型与溯源中的应用,并对全基因组测...     

木本植物全基因组测序研究进展

近年来, 植物全基因组测序的结果正如雨后春笋般涌现, 木本植物全基因组测序也在紧锣密鼓地展开。但由于木本植物通常基因组较大, 基因组结构较为复杂, 在测序、测序后的组装、注释、功能分析等均存在较大的困难。在基因组测序分析的经费预算方面也存在着较大的压力。因此, 有必要对这方面的研究进展及其存在问题进行分析比较, 以提高林木全基因组研究方面的效率。文章在比较分析已经发展起来的3代基因测序技术(Sanger测序法、合成测序法和单分子测序法)的基础上, 选择4种已经公布的木本植物(杨树、葡萄、番木瓜、苹果), 从全基因组测序的研究背景、测序结果及应用的研究进展和存在问题等方面进行了述评, 对未来要开展的木本植物全基因组测序前的准备工作(材料选择、遗传图谱和连锁图谱的构建、测序技术的选择), 全基因组测序结果的生物信息学分析和应用进行了讨论。     

牛全基因组高通量测序技术研究进展

现代科技迅速发展的今天,无疑是分子生物学的世界。基因组测序是对生物的遗传结构进行分析的一种技术。作为一项尤为重要的生物技术。在近几年来得到了迅猛的发展以及应用,并取得了跨越性的进展,在很多领域取得了革命性的成就。无论是在人类疾病的防治,还是在畜牧遗传育种发面都发挥着重要的作用。本综述主要介绍了第一代测序技术、第二代测序技术以及第三代测序技术的原理,并对三者的优缺点进行了比较说明,还分别阐述了全基因组高通量技术在肉牛的起源、遗传育种与优良性状的选育和奶牛的疾病防治、生产性能的提高等方面的研究进展,对当下的高通量测序技术存在的问题进行了讨论,并对其未来进行了展望。     

宏基因组学二代测序技术在感染性呼吸系统疾病病原体诊断中的应用进展

呼吸系统感染发病率高,早期明确感染的病原体是提高治愈率、降低死亡率的关键.目前病原体培养仍是临床病原学诊断的主要方式,但其敏感性低、耗时较长,不利于早期诊断和治疗.宏基因组学测序技术具有覆盖病原体广泛、快速、无偏倚、无需特异性扩增的优势,在鉴定罕见、混合感染、免疫抑制患者感染和常规检测方法难以检测到病原体的诊断中有较高...     

病原宏基因组高通量测序技术质量控制与评价的挑战和思考

病原宏基因组高通量测序技术理论上能够检测几乎所有病原体基因组核酸,且适用于几乎所有类型的临床样本,尤其适用于病原不明的疑难感染性疾病的诊断。因此该技术正逐渐成为实验室常规检测方法的重要补充和不可替代的项目。然而,基于该技术的诊断试剂不仅检测流程繁琐复杂、技术更新迭代速度较快,同时相关质量控制与评价的方法和标准也有待明确,这些因素均给该技术的临床转化应用、行业发展以及监管带来挑战和不确定性。文中简述了该技术的原理和优势,以及检测流程和关键质量控制环节,最后着重介绍了关于该技术的质量评价方法和标准的相关思考。     

Identification of extracellular miRNA in human cerebrospinal fluid by next-generation sequencing

There has been a growing interest in using next-generation sequencing (NGS) to profile extracellular small RNAs from the blood and cerebrospinal fluid (CSF) of patients with neurological diseases, CNS tumors, or traumatic brain injury for biomarker discovery. Small sample volumes and samples with low RNA abundance create challenges for downstream small RNA sequencing assays. Plasma, serum, and CSF contain low amounts of total RNA, of which small RNAs make up a fraction. The purpose of this study was to maximize RNA isolation from RNA-limited samples and apply these methods to profile the miRNA in human CSF by small RNA deep sequencing. We systematically tested RNA isolation efficiency using ten commercially available kits and compared their performance on human plasma samples. We used RiboGreen to quantify total RNA yield and custom TaqMan assays to determine the efficiency of small RNA isolation for each of the kits. We significantly increased the recovery of small RNA by repeating the aqueous extraction during the phenol-chloroform purification in the top performing kits. We subsequently used the methods with the highest small RNA yield to purify RNA from CSF and serum samples from the same individual. We then prepared small RNA sequencing libraries using Illumina’s TruSeq sample preparation kit and sequenced the samples on the HiSeq 2000. Not surprisingly, we found that the miRNA expression profile of CSF is substantially different from that of serum. To our knowledge, this is the first time that the small RNA fraction from CSF has been profiled using next-generation sequencing.     

甘丙肽及其受体在中枢神经系统疾病中的作用

中枢神经系统疾病因其发病机制复杂而难以找到药物作用的有效靶点。甘丙肽(galanin, GAL)因其广泛的中枢神经系统分布并与多种神经系统疾病密切相关而进入人们的视线。现已证明,GAL与三种G蛋白偶联受体(GALR1-3)结合后,通过抑制cAMP/PKA(GALR1、GALR3)和激活磷脂酶C(GALR2)等信号通路调节众多生理和病理过程。本文概述了近年来GAL及其受体在中枢神经系统疾病中的作用的研究进展,旨在为理解这些疾病的发病机制以及靶向药物的研发提供新的指导。     

Cytodiagnosis of neoplasms of the central nervous system in cerebrospinal fluid samples with an application of selective immunostains in differentiation.

In this study cytological findings in specimens of cerebrospinal fluid (CSF) of central nervous system (CNS) tumours (16 primaries, 57 metastatic and 12 suspicious) are presented, which were diagnosed over a period of 7 years in 85 patients (50 females and 35 males) with an age range of 2-76 years. The follow-up included information from clinicians and a review of medical charts, histological correlation and/or further investigations following cytodiagnosis. The patients clinically presented with signs and symptoms of meningeal involvement. The primary tumours included six medulloblastomas, eight gliomas (four glioblastomata multiforme, two anaplastic astrocytomas, and two ependymomas) and two germinomas. The metastatic tumours were 14 melanomas, 19 breast carcinomas, four leukaemias, six B-cell lymphomas, five adenocarcinomas of gastrointestinal origin, seven carcinomas of lung, one retinoblastoma and one neuroblastoma. Twelve cases were reported as suspicious. On further investigations, four of these were from a primary tumour (two glioblastomata multiforme and two anaplastic astrocytomas) while the other eight cases were of a metastasis (one B-cell lymphoma, three breast carcinomas, three melanomas and one adenocarcinoma of gastrointestinal origin). Using a panel of selective immunostains in some of the cases supported the cytological diagnosis and this was considered useful in furthering cytodiagnosis. In 75 of the patients the CSF samples were obtained on a spinal tap while in 10 patients the samples were received as ventricular CSF. There were no false-positive cases. The results of our study suggest that CSF cytology in the diagnosis of CNS tumours is quite reliable and reflects involvement of leptomeninges or the ventricles. Furthermore, the use of selective immunostains can be helpful in confirming the cytological impression and source of the tumour.     

中国部分地区蝙蝠携带病毒的宏基因组学分析

蝙蝠携带有60多种病毒,其中许多对人有高度致病性.为了解中国蝙蝠携带病毒的自然本底、蝙蝠病毒的多样性和挖掘潜在的病毒病原,通过基于Solexa高通量测序的病毒宏基因组学技术对从吉林、云南、湖南采集的蝙蝠组织进行病毒组学研究,获得了11 644 232条读长(Reads),并拼接出44 872条重叠序列(Contig).通过核酸序列注释发现,其中8.2％(4 002/44 872)的重叠序列与病毒相关,能进一步注释到36个病毒科,包括19种脊椎动物病毒、6种植物病毒、4种昆虫病毒和4种噬菌体.通过对重叠序列的遗传进化分析、多序列比对显示,被注释为细小病毒、腺联病毒、博卡病毒、腺病毒、小双节RNA病毒等的重叠序列与已知病毒相似,部分序列却又呈现出明显的序列差异.通过对腺病毒和博卡病毒进一步的PCR扩增证实了此研究方法可靠.旨在了解我国蝙蝠携带病毒组的构成,对建立高效的野生动物源人兽共患病的监测方法提供参考.     

微流控芯片在中枢神经系统疾病中的应用与展望

近年来,随着微流体技术和生物微电子机械系统技术的不断发展,人类中枢神经系统(CNS)的微流体平台及相关疾病的体外模型逐渐得到了广泛的研究。微流体平台可以更好地模拟体内环境,同时能够控制结构、微环境和外来刺激。文中总结了微流控芯片在CNS的基本技术和CNS疾病中的应用。此外,文中对微流控芯片在CNS中的研究进行了展望,强调了通过跨学科的共同努力能够实现更高程度的仿生学挑战。     

中枢神经系统念珠菌病的诊疗进展

中枢神经系统念珠菌病临床上相对少见,但病死率高。近年来,随着免疫低下人群和神经外科相关手术操作的增多,其发病率有明显上升的趋势。脑脊液培养和脑组织活检病理是诊断的金标准,但敏感性低。脑脊液抗原检测方法、分子诊断技术等非培养技术为其快速诊断提供了新的手段。目前抗真菌药物治疗策略初步成形,但最佳治疗方案和疗程尚无定论。本文对近年来中枢神经系统念珠菌病的相关诊断及治疗策略进行阐述。