微生物多样性测序是对环境样品中细菌(16S rDNA)、真菌(18S/ITS)、功能基因等基因的DNA进行特定长度的PCR扩增并对扩增产物进行测序的分析,可实现对环境样品中的优势物种、稀有物种和一些未知物种进行检测,精准解析微生物在种属水平上的组成和丰度情况,是当前研究环境微生物多样性及群落组成差异的重要技术手段。而口腔微生物的研究也越来越多,今天给大家带来由百迈客提供技术服务的的几篇相关产品的文章案例,希望给大家提供一些研究思路的参考。

案例一

文章标题:新冠肺炎患者住院期间口腔和肠道微生物群的改变及其与新型冠状病毒病毒载量的关系

发表期刊:NPJ BIOFILMS MICROBI

发表日期:2021.7.22

IF:7.290

涉及的百迈客生物服务产品:16S rRNA测序

材料方法

材料:新冠肺炎患者140份咽拭子样本和81份粪便样本,健康人的44份咽拭子样本和32份粪便样本

方法:16S rRNA测序、病毒载量检测

主要内容

人类口腔和肠道共生微生物在免疫稳态的发展和维持中起着至关重要的作用,而其与新型冠状病毒感染的易感性和严重性的关系却鲜为人知。作者发现,α和β多样性指数所示,新型冠状病毒感染与患者体内微生物群落的改变有关。确定了几个与新型冠状病毒感染相关的细菌分类群,其中口腔和肠道微生物中均发现肉芽孢杆菌和粘液罗氏菌升高。高水平的链球菌, 罗思氏菌属,和放线菌在新冠肺炎患者的粪便中发现。宿主免疫共生体有益细菌种类B.obeum,布劳蒂亚在数据中被列为新冠肺炎患者粪便中丰度降低最多的菌属,拟杆菌可以通过修饰硫酸乙酰肝素(HS)来调节病毒粘附,并减少HS修饰的损失,拟杆菌菌株可能使个体更易受新型冠状病毒感染。B.caccae丰度对新型冠状病毒感染的易感性有显著影响。分析表明,新型冠状病毒感染后口腔微生物群受损更严重,其中奈瑟氏球菌严重减少,需人为补充,同时新型冠状病毒导致TCA循环的几种代谢途径被抑制。

作者还计算了这些样本中的新型冠状病毒病毒载量,以确定新冠肺炎和微生物群之间的潜在动态。这些发现为新冠肺炎患者消化道中的微生物提供了一个有意义的思路,并将阐明疾病病理生理学的新维度、潜在的微生物生物标志物以及新冠肺炎的治疗策略。

原文链接:https://international.biocloud.net/zh/article/detail/34294722

案例二

文章标题:白色念珠菌通过诱导口腔微生物失调导致蛀牙产生

发表期刊:ISME Journal

发表日期:2021.5.15

IF:10.302

涉及的百迈客生物服务产品:三代微生物多样性测序

材料方法

材料:35名根面龋患者和35名健康人唾液(每人5ml)

方法:16S rRNA全长测序

主要内容

作者探讨了这种白色念珠菌在根面龋的微生物生态学和发病机制中的作用。在这里,通过分析从根龋受试者和无龋个体的根龋损伤和健全根表面收集的龈上牙菌斑中的白色念珠菌,作者观察到白色念珠菌在根龋损伤中的定植显著增加。与无龋对照组相比,在根龋病变中观察到共生体sanguinis的数量减少,牙根龋率显著升高,以及根龋患者健全根面获得的根面值。更重要的是,变形链球菌/S.sanguinis比值与相同部位检测到的白色念珠菌携带呈较好的正相关。在致龋条件下,白色念珠菌和变形念珠菌之间的非成丝性协同作用最终导致生物被膜与丰富的白色念珠菌和酸源性变形念珠菌,后者竞争sanguinis的生长,并对抗白色念珠菌的共粘附。因此,在混合菌群中,sanguinis的数量没有变化进一步的体外和动物研究表明,白色念珠菌定植通过改变其微生物生态增加了口腔生物膜的致龋性,导致具有增强的产酸性的多微生物生物膜,并因此加剧了牙齿脱矿和龋损的严重程度。作者证明了白色念珠菌的促龋活性依赖于PHR2。。体外人工龋模型或体内根龋大鼠模型所证明的,PHR2的缺失恢复了微生物平衡并导致较少致龋生物膜。文章数据表明白色念珠菌感染在根面龋发生中的关键作用,PHR2是决定混合微生物群落中白色念珠菌的生态影响和促龋活性的主要因素。

原文链接:https://international.biocloud.net/zh/article/detail/33149208

案例三

文章标题:口腔细菌在肠道的异位定植导致TH1细胞驱动和炎症发生

发表期刊:SCIENCE

发表时间:2017.10.20

IF:47.728

涉及的百迈客生物服务产品:16S rRNA测序

材料方法

材料:89名健康个体的唾液样本,60名溃疡性结肠炎(UC)、原发性硬化性胆管炎(PSC)、正在接受长期质子泵抑制剂治疗的胃食管反流病(GERD)和酒精中毒患者的粪便、唾液样本,两名CD患者的唾液样品移植到C57BL/6 (B6)无菌(GF)小鼠粪便样本

方法:16S rRNA测序

主要内容

来自口腔细菌在肠道内定植与炎症性肠病相关。利用无菌技术,作者发现从唾液微生物群中分离的克雷伯氏菌菌株在肠道中定植时是T辅助性1 (TH1)细胞的强诱导剂。这些克雷伯氏菌菌株对多种抗生素具有耐药性,往往在肠道菌群失调时定植,并在遗传易感的宿主环境中引发严重的肠道炎症。与健康对照组相比,溃疡性结肠炎(UC)、原发性硬化性胆管炎(PSC)、正在接受长期质子泵抑制剂治疗的胃食管反流病(GERD)和酒精中毒患者的粪便微生物群中,这些微生物都是耐气性的,因此,口腔微生物群的部分菌可能在某些情况下异位定居并持续存在肠道中,从而异常激活肠道免疫系统,导致慢性炎症疾病。

服用抗生素的小鼠对Kp-2H7的定殖具有抗性,但是Amp或Tyl处理允许Kp-2H7在肠中持续存在。文章结果表明,抗生素暴露通过破坏肠道微生物群中对Amp和Tyl敏感但对MNZ和Spc耐药的特定成员提供的定殖抗性,增强了口服Kp-2H7定殖。当将Kp-2H7气管内注射到肺中时,肺T细胞中TH17反应优于TH1反应,并且这种反应伴随着严重的肺病理,即使在基因正常的小鼠中也是如此。因此,Kp-2H7对TH1诱导的作用似乎是一种肠道特异性反应。因此,文章发现表明靶向口腔来源的细菌,特别是克雷伯氏菌,可以提供一种治疗策略来改善相关疾病状况。
文章结果突出了抗生素抗性、促炎性克雷伯氏菌在慢性人类疾病中的作用。分离株对几种抗生素有耐药性,用抗生素治疗允许它们在SPF小鼠的肠道中定植。Kp-2H7和Ka-11E12的定殖效率各不相同,这取决于用作治疗的抗生素的用量。鉴定能够对口服细菌提供定殖抗性的正常肠道微生物群成员,可以为多药耐药细菌和慢性炎症的有效治疗开发未来的途径。

原文链接:https://international.biocloud.net/zh/article/detail/29051379

思路总结

通过以上三篇文章,我们可以发现,当研究口腔微生物问题时,一般研究思路有:

1、在研究口腔菌群和某些疾病的关系时,可将口腔菌群定植到小鼠体内,通过模式生物建模,构建我们想观察的生物模型;

2、检测分析,包括病毒检测,代谢的表达分析,肠道菌群测序分析,qPCR等;

3、数据统计,差异物种分析,差异代谢物分析和差异表达分析等。通过对数据进行相关性分析进而可以得到菌群与其他指标的相关性。

二代微生物可在属水平上进行研究,运用PacBio全长微生物多样性能够在种水平上寻找差异的物种,进一步提升biomarker的鉴定水平。

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