宏基因組測序技術(shù)不斷突破 環(huán)境微生物學研究應(yīng)用廣泛

        宏基因組(Metagenomics)，也稱元基因組，是指生態(tài)環(huán)境中全部微生物基因組的總和。宏基因組學以基因組學技術(shù)為基礎(chǔ)，研究環(huán)境中微生物的多樣性、種群關(guān)系、功能關(guān)系及與環(huán)境間的關(guān)系，無需人工培養(yǎng)微生物，直接提取環(huán)境中微生物混合基因組DNA并測序，從群落水平上解析微生物活動，挖掘微生物新資源。

        宏基因組測序簡稱mNGS，英文全稱Metagenomic next-generation sequencing，與傳統(tǒng)微生物研究方法相比，宏基因組測序技術(shù)規(guī)避了絕大部分微生物不能培養(yǎng)、痕量菌無法檢測的缺點，因此近年來在環(huán)境微生物學研究中得到了廣泛應(yīng)用。宏基因組測序的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括醫(yī)學、畜牧、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、生物能源與特殊極端環(huán)境的研究等。其中，醫(yī)學領(lǐng)域主要應(yīng)用于代謝病研究、腫瘤癌癥研究等；畜牧領(lǐng)域主要應(yīng)用于腸道、瘤胃(如產(chǎn)甲烷菌類群)與動物健康/營養(yǎng)消化研究等；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域主要應(yīng)用于根據(jù)微生物與植物互作、農(nóng)業(yè)耕作/施肥處理與土壤微生物群落研究等；環(huán)境領(lǐng)域主要應(yīng)用于霧霾處理、污水治理、石油降解、酸性礦水處理及海洋環(huán)境研究等；生物能源領(lǐng)域主要應(yīng)用于特殊功能的菌株、基因挖掘、工程菌的開發(fā)研究；特殊極端環(huán)境的研究主要集中于極端環(huán)境條件下的微生物類群研究中。

        宏基因組學研究的兩個主要策略是全基因組測序分析與16S rDNA測序分析，分別以環(huán)境樣品中全部DNA序列和16S rDNA序列為研究對象。兩種測序分析策略直接提取環(huán)境樣品中全部基因組DNA，全基因組測序分析經(jīng)酶切或超聲波打斷DNA，16S rDNA測序分析經(jīng)16S rDNA可變區(qū)PCR擴增，建立質(zhì)粒文庫并測序，去噪處理測序數(shù)據(jù)；全基因組測序分析拼裝去噪序列并進行基因預測，利用比對和數(shù)據(jù)庫搜索分析方法對預測基因進行功能注釋和分類注釋；16S rDNA測序分析聚類分析去噪序列，生成操作分類單元，開展多樣性和系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建等后續(xù)分析。

        新思界產(chǎn)業(yè)研究中心出具的《2022年全球及中國宏基因組測序產(chǎn)業(yè)深度研究報告》顯示，國內(nèi)宏基因組測序市場中的主要競爭者有：華大基因、予果生物、金域醫(yī)學、微遠基因、博奧生物、杰毅生物、金匙基因、微巖醫(yī)學等。其中，華大基因是全球領(lǐng)先的基因組學測試和研究服務(wù)提供商，依靠高通量測序平臺，結(jié)合mNGS技術(shù)，也是第一個推出主要產(chǎn)品PMseq®高通量病原微生物基因檢測的公司。予果生物成立于2017年2月，是國內(nèi)最早將游離核苷cell-free宏基因組高通量測序技術(shù)mNGS轉(zhuǎn)化于臨床的企業(yè)，也是少數(shù)具備自研算法能力的團隊，為科技部“十三五”國家重點研發(fā)項目中唯一的病原宏基因組測序企業(yè)。

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