mikrobiom

  • elemeket
  • absztrakt
  • A fő
  • Egészséges emberek mikrobiális sokfélesége
  • Specifikus mikrobák szállítása
  • A mikrobák anyagcseréje és működése
  • Összefüggések a gazda fenotípussal
  • következtetések
  • A módszerek összefoglalása
  • További információ
  • PDF fájlok
  • További információ
  • ZIP fájlok
  • További táblázatok
  • Hozzászólások

elemeket

  • biodiverzitás
  • metagenomika
  • mikrobiom

absztrakt

A fő

Egészséges emberek mikrobiális sokfélesége

Teljes méretű kép

  • Töltse le a PowerPoint diát

Számos útvonallal ellentétben (2. ábra és 2. kiegészítő ábra, lásd alább) nem figyelték meg, hogy ezek általában a test élőhelyei és egyedei között vannak a szekvencia mélységében (2. ábra és 2. kiegészítő ábra, lásd alább ), bár számos burkolat széles körű elterjedést és viszonylag gazdag közlekedési mintákat mutatott 6 7. Ehelyett, amint azt az individualizált 2., 3., 5., 8., 9. tanulmány javasolja, szinte minden tantárgy mindegyik testkörnyezetét egy vagy több aláírás-taxon jellemezte, amelyek a közösség pluralitását alkotják (3. ábra). A nemzetség szintjén burkolt aláírások testtömegük átlagosan 17–84% -át tették ki, egyes közösségekben teljesen hiányoztak (ezen a kimutatási szinten 0%), másokban pedig a teljes populációt (100%). Különösen a kevésbé domináns taxonokat is erősen személyre szabták, mind az egyének körében, mind a test élőhelyein; például a streptococcusok túlsúlyban vannak a szájüregben az élőhelyek többségében, de ezeket bőven követi a bukkális nyálkahártyában a Haemophilus, a supragingivális plakkban az Actinomyces és a közvetlenül szomszédos (de kevés oxigént tartalmazó) subgingiva plakkban 10 .

a, b, a függőleges sávok a mikrobiom mintákat a test élőhelye szerint ábrázolják hét helyen, mind a 16S, mind a 16S sörétes adatokkal; A sávok az OTU mikrobiális fiolával festett relatív mennyiséget mutatják ( a ) és metabolikus modulok ( b ). A jelmagyarázat a test egy vagy több élőhelyén belül a leggyakoribb phyll/útvonalak átlagos számát jelzi; RC, retroauricularis horony. A legtöbb közösség tagjának többsége egyetlen domináns törzsből (és gyakran egy nemzetségből áll; lásd a 2. kiegészítő ábrát), de ez nem univerzális sem a test összes élőhelye, sem pedig minden egyén számára. Éppen ellenkezőleg, a legtöbb anyagcsere út egyenletesen oszlik el és dominál mind az egyéni, mind a testi élőhelyeken.

Teljes méretű kép

  • Töltse le a PowerPoint diát

a - c, A metszetek elterjedtsége (intenzitás, törzset/osztályt jelző szín) és bőség, ha van (méret) egy egészséges mikrobiomban. A metagenómiailag legelterjedtebb fajokat soroljuk fel ( a ), 16S-azonosított nemzetségek ( b ) és a PATRIC 12 kórokozók (metagenomikus) ( c ). d, e, A populáció nagysága és a HMP szekvenálási mélység jól meghatározta a mikrobiómot az összes vizsgált testhelyen, amelyet a közösségben a hozzáadott anyagcsere-konfigurációk telítettsége határozta meg (ritka a minimális Bray - Curtis béta-változatossága a metagenomikus enzimosztályokhoz a legközelebbi szomszédig, interkvartilis tartomány 100 felett minták) ( d ) és filogenetikai konfigurációk (UniFrac legkisebb súlyozott távolság a legközelebbi szomszédhoz 16S OTU) ( e ).

Teljes méretű kép

  • Töltse le a PowerPoint diát

Specifikus mikrobák szállítása

Teljes méretű kép

  • Töltse le a PowerPoint diát

A mikrobák anyagcseréje és működése

Ezen túlmenően, első tanulmányként, amely a marker génadatokat, valamint a nagy emberi populáció testének élőhelyeire vonatkozó metagenomikus adatokat tartalmazta, értékeltük a mikrobiális anyagcsere és funkcionális utak ökológiáját ezekben a közösségekben. Rekonstruáltuk az útvonalak relatív reprezentációját a közösségi metagenómákban 22, amelyek sokkal állandóbbak és egyenletesen változatosabbak voltak, mint az organizmusokban (2b. Ábra, lásd még az 1. ábrát), ami az egész emberi mikrobiómának ökológiai tulajdonságaként igazolja 2. Először azt is megállapíthattuk, hogy a mikrobiális közösségek taxonómiai és funkcionális alfa sokfélesége jelentősen korrelál (Spearman inverz Simpson r = 0, 60, P = 3, 6 × 10 −67, n = 661), utóbbi előírtabb tartomány. közösségi konfigurációk (5. ábra).

Összefüggések a gazda fenotípussal

a - d, a legjelentősebben társított útvonalak és mítoszok bősége (az összes FDR q 1, bár gondosan testre szabott belső kontrollokat is tartalmaznia kell. Az egyes egyének mikrobiomjának egyedisége ebben a referenciapopulációban azt sugallja, hogy a jövőbeni elemzéseket a jövőbeli tanulmányokban a lehető legnagyobb mértékben figyelembe kell venni. Prága városának szervezeti és funkcionális adatokkal való kombinációja a test élőhelyeiben, amely magában foglalja a 16S-t és a metagenomikus profilalkotást, valamint az egyes alanyok részletes jellemzését, lehetővé tette számunkra és más tanulmányokban, hogy elmozduljunk az emberi mikrobiom változékonyságának megfigyelésétől, és megkérdezzük, hogyan és miért nagyon különböznek ezek a mikrobiális közösségek.

A referencia tanulmány alapján még sok részlet áll rendelkezésre a befejezés további munkájához. Hogyan különböznek a korai gyarmatosítás és az egész életen át tartó változások a test élőhelyei között? A jótékony vagy ártalmatlan mikrobaátvitel epidemiológiai mintázatai tükrözik-e a kórokozó átvitelét? Melyik gyakori előfordulás a mikrobák között tükrözi a környezetre adott közös reakciót, szemben a versengő vagy kölcsönös kölcsönhatásokkal? Mekkora szerepet játszik a gazda immunitás vagy a genetika a sokféleség mintázatának kialakításában, és hogyan hasonlítanak az észak-amerikai populációban megfigyelt minták a világ minden táján? A Human Microbiome Project által létrehozott gének és organizmusok katalógusain alapuló jövőbeni tanulmányok, ideértve a metatranszkriptumok és metaproteomok egyre részletesebb tanulmányozását is, segítenek feltárni ezeket a nyitott kérdéseket, és lehetővé teszik számunkra, hogy jobban megértsük az emberi mikrobiom, az egészség és a betegség közötti összefüggéseket.

A módszerek összefoglalása

Mikrobiom mintákat vettünk 18 testhelyről egy vagy két időpontban 242 egyéntől, akiket klinikailag megvizsgáltak betegség hiányában (K. Aagaard et al., Kézirat benyújtva). A mintákat 16S riboszomális RNS gének piroszekvenálásának vetettük alá (454 Life Sciences), és egy részhalmazot puskákkal szekvenáltunk metagenomika céljából az Illumina GAIIx 1 platform segítségével. A 16S adatfeldolgozást és a diverzitás becsléseket QIIME 23 alkalmazásával végeztük, és a metagenomikus adatokat taxonómiailag profiloztuk a MetaPhlAn 11-gyel, metabolikusan profilizáltuk a HUMAnN 22-vel, és összeállítottuk a gén annotációhoz és az egyedi katalógusba 1 történő gyűjtéshez. A potenciális kórokozókat a PATRIC 12 adatbázis segítségével azonosítottuk, izolálva a KEGG 24-ből származó referencia genom annotációkat, és a referencia genomokat BWA 25-rel feltérképezve egy csökkentett genomkészlethez, amelyhez rövid olvasmányok összehasonlíthatók 26. A mikrobiális asszociációkat hasonlósági mérésekkel értékeltük, figyelembe véve a 21. összetételt, és fenotípusos asszociációs tesztet végeztünk R.-ben. A protokoll összes adata és további részletei a //hmpdacc.org oldalon érhetők el. Ez a dokumentum a kiegészítő információkban található.

További információ

PDF fájlok

További információ

Ez a fájl további módszereket, további vitákat, további 1-5. Ábrákat, 1. kiegészítő táblázatot és további hivatkozásokat tartalmaz - további részletekért lásd a tartalomjegyzéket. Ezt a fájlt 2012. június 26-án lecserélték a 4. kiegészítő ábra címének kijavítására.

ZIP fájlok

További táblázatok

Ez a zip fájl további 2. és 3. táblázatot tartalmaz.

Hozzászólások

Megjegyzés benyújtásával elfogadja az Általános Szerződési Feltételeinket és a közösségi irányelveket. Ha bármi sértőnek vagy összeegyeztethetetlennek tűnik a feltételeinkkel vagy irányelveinkkel, jelölje meg nem megfelelőként.