16S/18S/ITS 扩增子测序

博凯森作为NGS服务领域的领先提供商及Illumina官方合作伙伴,提供多样化的宏基因组测序解决方案。 宏基因组测序解决方案. 16S/18S/ITS扩增子测序具有成本低、速度快、实用性强的特点,可有效帮助您识别和研究微生物群落。凭借10余年的项目经验,我们可在微生物多样性探索中全面满足您的研究需求与预算。

16S/18S/ITS扩增子测序简介

16S rRNA基因是一种高度保守的序列,是细菌与古菌中最广泛使用的属与种水平分类标志。其超变区的替代速率估计比保守区高约7000倍,因此在基因差异基础上,16S扩增子可通过生物信息学比对进行物种鉴定和分类注释。

相比之下,18S rRNA常用于真菌系统发育研究,因为其超变区数量多于16S。此外,ITS区(包括5.8S)作为核糖体RNA转录本加工过程中去除的间隔区,被广泛认为是通用的真菌DNA条形码,可高效识别种类广泛的真菌。与18S相比,ITS变异度更高,因此更适合作为衡量种内遗传多样性的分子标志。

16S/18S/ITS扩增子测序已成为复杂微生物群落及环境样本中微生物鉴定与系统发育研究的成熟方法。除基于二代测序平台外,博凯森还可通过PacBio SMRT测序技术提供全长16S/18S/ITS扩增子测序服务。

Advantages of 16S/18S/ITS Amplicon Sequencing

  • 保守与变异区共存的最常用管主页基因标记。
  • 速度快、性价比高、准确度高。
  • 多重应用场景:微生物鉴定、多样性分析、分类与系统发育、新物种判定、微生物与疾病关联研究、宏基因组学等。

16S/18S/ITS扩增子测序流程

我们有经验丰富的专主页团队结合严格的质量控制体系,确保您获得全面而准确的分析结果。我们也提供可选的无PCR建库流程,在保证数据质量的同时显著提升流程效率。整体流程的典型周期约为30个工作日。

服务详情页

样本要求与准备
  • 支持多种样本来源,包括人类、动物、自然环境与工业环境样本,以及DNA或PCR产物
  • 样本处理流程包括纯化、定量、质量控制等步骤
  • 支持PCR扩增与无PCR建库两种方案<
测序平台
  • Illumina MiSeq PE300/PE250 或 HiSeq PE250
  • 可选PacBio SMRT技术进行全长16S/ITS rRNA测序
  • Q30及以上质量评分的碱基占比超过80%
  • 每个样本产出30,000 - 100,000个标签序列(tags)
生物信息学分析 我们提供多种可定制的生物信息分析服务:
  • 标签序列拼接与OTUs聚类
  • 物种注释、物种丰度柱状图、热图与系统进化树构建
  • Alpha多样性、Beta多样性分析与宏分析(Meta-analysis)
  • 其他个性化需求

分析方案

博凯森拥有多位领域专主页和多年实践经验,能够为您提供高质量的数据与整合化的生物信息学分析服务。如果您对 16S/18S/ITS 扩增子测序服务感兴趣,欢迎随时与我们联系,我们将竭诚为您提供专业支持与协助!

1. 16S 扩增子测序中哪个区域最优?

我们提供多种基于文献的 16S/18S/ITS 扩增子测序引物组合(详见“附加资源”)。目前尚无统一结论说明哪个引物区域是最优选择。但部分研究表明,16S 的 V4 区域较适合用于微生物群落多样性分析

2. HiSeq 平台相比 MiSeq 平台有什么优势?

与 MiSeq 相比,HiSeq 平台具有更高的通量,并可获得更高精度的序列(如 HiSeq 2500 平台能提供 85% 以上的碱基质量达到 Q30 以上)。此外,在 GC 含量高和/或重复率高的高变区域中,拼接效率可提升约 25%。

3. 是否需要设置重复样本?如需,推荐多少个?

为了降低个体差异、统计误差和异常样本带来的影响,建议设置重复样本。一般来说,至少推荐 3 个重复样本,5 个更佳;对于如粪便等特异性强的样本,建议每组设置 10 个以上。

4. 在分析真核微生物多样性时,ITS 与 18S 哪个更适用?

通常情况下,ITS 扩增子测序更适合用于真菌多样性研究,能够更精确地进行物种注释;而 18S 测序覆盖更广泛的真核微生物种类,但在注释准确性上略逊一筹。如果您不确定选择哪种方式,我们的资深科学主页可为您提供项目设计建议和支持。

5. 扩增子测序与宏基因组测序的区别是什么?

扩增子测序(如 16S、18S、ITS)利用特定标记基因,具备成本低、周期短等优势,适合用于环境或临床样本的微生物多样性分析。而宏基因组测序则在此基础上更进一步,聚焦于微生物的功能基因与代谢通路研究。

16S rRNA amplicon sequencing identifies microbiota associated with oral cancer, human papilloma virus infection and surgical treatment

期刊: Oncotarget
影响因子: 5.168
发表时间: May 30, 2016

研究背景

先前研究表明,唾液中的微生物标志物可能在口腔癌等健康状况的诊断与预测中具有应用价值。尽管细菌在头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)发生发展中的具体作用尚未明确,但肿瘤部位(咽部及口腔)细菌的持续存在引发了广泛关注。

材料与方法

研究对象
  • 19 HNSCC patients
  • 25例对照组
  • 采集唾液和肿瘤组织样本
  • 组织原位杂交技术
定量PCR检测
  • HPV-16检测
  • HPV数据分析
V3-V5扩增子文库构建
  • 16S扩增子测序
数据分析
  • OTU聚类
  • OTU分析
  • LEfSe算法
  • 纵向时间序列分析

研究结果

1. 多样性分析

如图1所示,基于β多样性分析,HNSCC样本与对照组显著区分。主成分分析(PCA)显示HNSCC患者的微生物群落结构与对照组存在显著差异。非度量多维尺度分析(NMDS)进一步揭示,HPV阳性咽部样本的微生物群落与HPV阳性口腔样本显著不同。

Beta diversity comparisons by PCA using NMDS, with Euclidean distances, discriminated HNSCC from control samples. Figure 1. Beta diversity comparisons by PCA using NMDS, with Euclidean distances, discriminated HNSCC from control samples.

2. 分类学谱系

共鉴定出13个门类,其中5个门类在所有样本中占主导地位:厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和梭杆菌门(Fusobacteria)。属级谱系显示链球菌属(Streptococcus)和普雷沃氏菌属(Prevotella)在所有样本中占优势,且HNSCC样本与对照组存在一定差异。

Taxonomic profiles at the phyla and genus levels. Figure 2. Taxonomic profiles at the phyla and genus levels.

3. HNSCC中乳酸杆菌属(Lactobacillus)和链球菌属(Streptococcus)丰度富集

OTU分析及LEfSe算法证实,HNSCC样本中乳酸杆菌属和链球菌属显著富集。

• OTU网络分析

图3所示的OTU网络明显区分了HNSCC与正常样本,以及HPV阴性与HPV阳性样本。链球菌属、Dialister属和魏隆菌属(Veillonella)的丰度在肿瘤样本和对照样本中存在差异。

The OTUs network significantly discriminates the HNSCC samples from normal samples. Figure 3. The OTUs network significantly discriminates the HNSCC samples from normal samples.

Differentially enriched microbiota OTUs in HNSCC when compared to control samples. Figure 4. Differentially enriched microbiota OTUs in HNSCC when compared to control samples.

• LEfSe分析

基于线性判别分析效应量(LEfSe),HNSCC样本中乳酸杆菌属和链球菌属在属级OTU表中显著富集。手术治疗组与化放疗联合手术治疗组患者唾液微生物群落存在明显差异。

LDA Effect size (LEfSe) algorithm was used to determine taxa that best characterize each biological class. Figure 5. LDA Effect size (LEfSe) algorithm was used to determine taxa that best characterize each biological class.

• 纵向时间序列分析

分析显示每位患者不同采样时间点的优势菌群存在差异,随着TNM分期进展,链球菌属丰度下降,乳酸杆菌属丰度上升。

Time-series analyses of HNSCC patients based on sampling sites, HPV status and TNM staging. Figure 6. Time-series analyses of HNSCC patients based on sampling sites, HPV status and TNM staging.

结论

本研究为唾液微生物组与头颈部癌症、HPV感染及治疗的关系提供了有趣且初步的数据。结果表明,唾液中乳酸杆菌属的富集或血红假单胞菌属(Haemophilus)、奈瑟菌属(Neisseria)、Gemellaceae科和聚集杆菌属(Aggregatibacter)的减少,可能作为HNSCC的潜在生物标志物。HPV阳性HNSCC患者的潜在生物标志物包括魏隆菌属(Veillonella)、大球菌属(Megasphaera)及Anaerolineae。

参考文献:

Guerrero-Preston R, et al. 16S rRNA amplicon sequencing identifies microbiota associated with oral cancer, Human Papilloma Virus infection and surgical treatment. Oncotarget, 2016, 7(32): 51320.

本产品仅限科研用途,禁止用于临床诊断。
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