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Technologie de séquençage métagénomique

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Technologie de séquençage métagénomique

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Depuis les trois dernières décennies, l'étude de l'histologie a toujours été un sujet de recherche brûlant. La génomique a été la première à émerger, puis la protéomique, et maintenant le domaine émergent de l'application la plus chaude de l'histologie est la métagénomique. La métagénomique utilise la technologie de séquençage à haut débit de nouvelle génération (NGS) pour étudier les génomes des populations microbiennes dans des environnements spécifiques, et explore plus avant les activités fonctionnelles, les interactions et les relations entre les populations microbiennes et leurs environnements pour découvrir une signification biologique potentielle basée sur l'analyse de la diversité microbienne, de la structure de la population et des relations évolutives. Par rapport aux méthodes traditionnelles de recherche microbienne, la technologie de séquençage métagénomique permet de contourner les inconvénients liés à l'impossibilité de cultiver la plupart des micro-organismes et de détecter les bactéries à l'état de traces. Elle a donc été largement utilisée dans la recherche en microbiologie environnementale ces dernières années.

I. Avantages techniques

Les micro-organismes comprennent un grand groupe d'organismes, notamment les bactéries, les champignons et certains petits protozoaires, les algues microscopiques et les virus, qui sont minuscules, diversifiés et étroitement liés à l'homme. Les méthodes traditionnelles de diagnostic microbien sont le test de culture et le test de sensibilité aux médicaments, mais le taux de positivité n'est que d'environ 10% ; une autre méthode est le test PCR, qui est nettement meilleur que la méthode de culture en termes de sensibilité, de spécificité et de temps de détection, mais comme la méthode est basée sur la séquence du génome de bactéries pathogènes connues, les informations fournies sont limitées et ne peuvent toujours pas résoudre le problème du faible taux de positivité du diagnostic clinique ; en outre, la détection d'infections mixtes et de micro-organismes pathogènes inconnus est un obstacle insurmontable pour les méthodes de détection traditionnelles. Les limites des méthodes d'analyse clinique conduisent souvent à une médication incorrecte et à un traitement retardé. Il est donc urgent de développer de nouvelles méthodes d'analyse pour répondre aux besoins cliniques le plus rapidement possible

Le séquençage métagénomique (mNGS) peut décrire toutes les informations relatives à l'ADN ou à l'ARN présentes dans un échantillon, ce qui permet d'analyser l'ensemble du microbiome ainsi que le génome ou le transcriptome de l'hôte humain dans les échantillons de patients, et de mettre en évidence les micro-organismes pathogènes. La technologie de séquençage métagénomique (mNGS) présente les principaux avantages suivants par rapport aux méthodes traditionnelles de détection microbienne

1. Pas de détection biaisée, capable de détecter génétiquement tous les micro-organismes présents dans l'environnement

2. Indépendante de la culture, peut détecter des espèces non cultivables, peut détecter des microorganismes à l'état de traces

3. Capable de détecter toutes les séquences du génome testé

4. Capacité à détecter des agents pathogènes nouveaux ou rares

II. Procédures techniques

L'ensemble du processus de la SMNG est divisé en expériences sèches et humides, et l'ensemble du processus est soumis à un contrôle de qualité. L'expérience humide commence par la réception des spécimens, leur traitement spécifique pour les différents types d'échantillons, l'extraction des acides nucléiques pour la préparation de la bibliothèque, puis leur séquençage sur la machine ; l'expérience sèche comprend l'analyse des données hors ligne, les séquences d'élimination de l'hôte, la comparaison avec les bases de données microbiennes pathogènes et les bases de données de résistance aux médicaments, l'identification des espèces et l'identification de la résistance aux médicaments, et enfin l'interprétation du rapport.

III. application

Il existe de nombreux types de micro-organismes, qui sont largement impliqués dans de nombreux domaines tels que l'alimentation, la médecine, l'industrie et l'agriculture, et la protection de l'environnement. Par conséquent, les champs d'application de la technologie mNGS sont également très vastes.

1. Domaine médical : recherche sur les maladies métaboliques, recherche sur les tumeurs cancéreuses, développement de médicaments contre les tumeurs, etc.

2. Domaine de l'élevage : recherche sur l'intestin, le rumen (par exemple, taxons méthanogènes) et la santé animale/la digestion nutritionnelle, etc.

3. Domaine agricole : recherche sur les interactions microbiennes-plantes, le travail du sol, les traitements de fertilisation et les communautés microbiennes du sol, etc.

4. Environnement : traitement de la brume, traitement des eaux usées, dégradation des huiles, traitement des eaux minérales acides et recherche sur l'environnement marin, etc.

5. Bioénergie : recherche sur les souches fonctionnelles spéciales, extraction de gènes, développement de bactéries d'ingénierie.

6. Environnement extrême spécial : recherche sur les taxons microbiens dans des conditions environnementales extrêmes.