Anwendungen der 16S/18S/ITS Amplicon-Sequenzierung

16S/18S/ITS Amplicon-Sequenzierung ist nun eine gut etablierte Methode. Aufgrund der geringen Kosten, der kürzeren Zyklen und der niedrigen Qualitätsanforderungen an die Probe wird die 16S/18S/ITS-Amplicon-Sequenzierung häufig in der Mikrobiologieforschung eingesetzt.

Die 16S/18S/ITS-Amplicon-Sequenzierung zeigt die Arten von Mikroorganismen in Umweltproben sowie deren Unterschiede, relative Häufigkeit, Populationsstruktur und evolutionäre Beziehungen. Sie spielt eine wichtige Rolle in der Forschung zu Mikroorganismen und menschlicher Gesundheit, Landwirtschaft und Tierhaltung, Umweltüberwachung und -behandlung sowie der Nutzung von Mikrobenressourcen.

Gesundheit

• Darm

Die Anzahl der intestinalen Mikroorganismen ist mehr als 10 Mal so hoch wie die der eigenen Zellen des menschlichen Körpers, was eine äußerst wichtige Rolle im Stoffwechsel, Wachstum, der Immunität und dem Auftreten von Krankheiten spielt. Viele Forschungsergebnisse zeigen, dass intestinale Mikroorganismen direkt mit der Entstehung verschiedener Krankheiten, wie Krebs, Fettleibigkeit und neurodegenerativen Erkrankungen, in Verbindung stehen. Die aktuellen Forschungsrichtungen zu intestinalen Mikroorganismen sind wie folgt:

i. Unterschiede in der Darmflora zwischen der Krankheitsgruppe und der gesunden Gruppe.
ii. Untersuchen Sie die intestinale Flora von Gruppen mit medikamentöser oder diätetischer Intervention.
iii. Die intestinale Flora derselben Population in verschiedenen Wachstumsphasen.
iv. Untersuchen Sie die intestinale Flora einer Gruppe während der Entwicklung einer Krankheit.
Untersuchen Sie Mikroorganismen in mehreren Körperteilen derselben Gruppe.

• Fortpflanzungsorgane

Die Mikroorganismen im Fortpflanzungstrakt sind wichtig für die Gesundheit von Frauen, die Fortpflanzungsfunktion und die Geburt von Säuglingen. Die 16S/18S/ITS-Amplicon-Sequenzierung kann Informationen über die meisten Mikroorganismen im Genitaltrakt liefern. Durch bioinformatische/statistische Analysen werden eine große Menge an Daten verarbeitet und analysiert, um die mikrobielle Gemeinschaftszusammensetzung zu finden, die mit Umweltfaktoren (Antibiotikaeinsatz, bakterielle Entzündungen usw.) im Genitaltrakt in Zusammenhang steht.

• Mundhöhle und Atemwege

Die Mundhöhle ist ein wichtiges ökologisches Gebiet für die Besiedlung und das Überleben menschlicher Mikroorganismen. Zu den Mikroorganismen der Mundhöhle gehören nicht nur Bakterien, sondern auch Pilze, Viren, Spirochäten und Archaeen. Unter normalen Umständen erhalten die engen und komplexen Interaktionen zwischen den oralen Mikrobengemeinschaften und den Wirten die Gesundheit des Wirts, und das Brechen dieses ökologischen Gleichgewichts führt zu Krankheiten. Mundkrankheiten wie Karies, Parodontalerkrankungen und Mundkrebs beeinträchtigen das Leben und die Gesundheit des Menschen erheblich.

Die Mikroorganismen, die im Atemwegstrakt und im menschlichen Körper kolonisiert sind, befinden sich immer in einem dynamischen ökologischen Gleichgewicht, das eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der menschlichen Gesundheit spielt und eng mit der Entwicklung verschiedener Erkrankungen der oberen Atemwege verbunden ist.

Die Analyse der mikrobiellen Vielfalt im Mund- und Atemwegstrakt mittels 16S/18S/ITS-Amplikon-Sequenzierung ermöglicht eine präzise Analyse der mikrobiellen Vielfalt, der Gemeinschaftsstruktur, der Artenbeziehungen und erhöht das Verständnis der Zusammenhänge zwischen Mundgesundheit, Gesundheit der Atemwege und krankheitsbezogenen Mikroorganismen.

• Haut

Die Hauptfunktion der Haut besteht darin, als physikalische Barriere zu fungieren, um den Körper vor fremden Organismen oder giftigen Substanzen zu schützen. Gleichzeitig ist die Haut auch ein Teil des menschlichen Körpers, der mit der externen Umgebung in Kontakt steht, sodass verschiedene Mikroorganismen, einschließlich Bakterien, Pilzen, Viren usw., uns beeinflussen können. Sobald das Gleichgewicht zwischen dem Mikrobiom und dem Hautoberflächengewebe gestört ist, kann dies zu Hauterkrankungen oder Infektionen führen. Die 16S/18S/ITS-Amplicon-Sequenzierung analysiert systematisch die Gemeinschaft der Hautmikroflora und deren Funktionen, ermöglicht ein besseres Verständnis der Gesundheit, der Krankheiten und der Infektionen der Haut und macht die strukturellen Merkmale des Hautmikrobioms sowie dessen Beziehung zum Hautgewebe und zur Umwelt deutlich.

Darüber hinaus kann die Amplicon-Sequenzierung von 16S/18S/ITS auch zur mikrobiologischen Sicherheitsüberprüfung von Lebensmitteln und Arzneimitteln eingesetzt werden.

Landwirtschaft und Tierhaltung

• Interaktion zwischen Rhizosphärenmikroorganismen und Pflanzen

Die Rhizosphärenmikroorganismen überleben im Wurzelinneren, an der Wurzelperipherie und im Boden. Mikroorganismen in und um die Wurzeln sind entscheidend für das Pflanzenwachstum, die Produktion, die Kohlenstoffbindung und die Phytoremediation. Die 16S/18S/ITS-Amplikon-Sequenzierung erleichtert es, die Wechselwirkungen zwischen Rhizosphärenmikroorganismen und Pflanzen aufzudecken.

• Befruchtungsbehandlung

Mikrobielle Düngemittel sind eine Art biologischer Mittel, die lebende Mikroorganismen enthalten und den Ertrag von Pflanzen erhöhen oder die Qualität bei der Anwendung verbessern. Sie helfen den Menschen, mikrobielle Düngemittel zu entwickeln, die den Boden reparieren, die Düngemittelverwertungsrate verbessern und die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen erhöhen können.

• Fortlaufende Anbauhindernisse

Das Hindernis der kontinuierlichen Fruchtfolge bezieht sich auf das Phänomen, dass das Pflanzenwachstum schwächer wird, der Ertrag sinkt und die Qualität abnimmt, selbst unter normalen Anbau- und Bewirtschaftungsbedingungen, wenn dieselbe Kulturpflanze oder verwandte Pflanzen kontinuierlich im gleichen Boden angebaut werden. Durch die kontinuierliche Fruchtfolge entsteht eine spezielle Bodenumgebung, die das Wachstum und die Fortpflanzung von nützlichen Mikroorganismen wie stickstofffixierenden Bakterien, Rhizobien, photosynthetischen Bakterien, Actinobacterien, ammonifizierenden Bakterien, nitrifizierenden Bakterien, Mykorrhiza-Pilzen usw. hemmt, während schädliche Mikroorganismen in großer Zahl proliferieren und die Bodenmikroflora verändern. Die 16S/18S/ITS-Amplikon-Sequenzierung ermöglicht es, die Struktur der mikrobiellen Gemeinschaften in diesen Böden zu verstehen, um die parasitären, abtötenden oder wettbewerbsfähigen Eigenschaften einiger nützlicher Bakterien voll auszunutzen, um die Anzahl der pathogenen Bakterien im Boden zu reduzieren und die Ausbreitung von Krankheiten zu verhindern.

• Analyse der mikrobiellen Vielfalt im Gastrointestinaltrakt

Eine gute gastrointestinal Funktion ist entscheidend für die Erhaltung der Tiergesundheit und die Sicherstellung des produktiven Potenzials. Die Mikroorganismen im gastrointestinalen Trakt von Tieren umfassen hauptsächlich Bakterien, Pilze, Protozoen und so weiter. Der gastrointestinalen Trakt bietet eine stabile Umgebung für diese Mikroorganismen, die Futtermittel durch komplexe biochemische Reaktionen in lebenswichtige Substanzen für Tiere umwandeln. Die gastrointestinalen Mikroorganismen haben eine komplexe Beziehung von Konkurrenz und Zusammenarbeit, und dieses dynamische Gleichgewicht im Tier erhält das normale Wachstum des Organismus. Die 16S/18S/ITS-Amplikon-Sequenzierung kann die mikrobielle Gemeinschaftsstruktur im gastrointestinalen Trakt nachweisen und den Gesundheits- und Ernährungsstatus des Wirts bewerten.

Umwelt

• Wasser

Die Anzahl und Arten von Mikroorganismen im Wasser sind enorm. Durch 16S/18S/ITS-Amplikon-Sequenzierung können Menschen die Populationsstruktur und Vielfalt von Mikroorganismen (einschließlich prokaryotischer und eukaryotischer Mikroorganismen) im Wasser (einschließlich Flusswasser, Seewasser, Gletscherschmelzwasser, Meerwasser) analysieren und ihre dynamischen Veränderungen untersuchen. Dies kann eine zuverlässige Grundlage bieten, um die mikrobielle Zusammensetzung von Wasserquellen besser zu verstehen, die Gemeinschaftsstruktur zu optimieren und die Gemeinschaftsfunktion zu regulieren, sowie Unterstützung bei der Abwasserbehandlung zu leisten.

• Luft

Die atmosphärische mikrobielle Biosphäre ist ein mikrobielles Ökosystem, das eng mit anderen umweltlichen Biosphären verbunden ist. Sie ist auch eine Biosphäre, die direkt das menschliche Atmungssystem und die Haut beeinflusst. Mit der breiten Anwendung der 16S/18S/ITS-Amplikon-Sequenzierung wurde die mikrobielle Vielfalt und die Gemeinschaftsstruktur der Luftmikroorganismen allmählich erkannt.

• Petroleumabbau

Mit der Entwicklung der Erdölindustrie gelangen große Mengen Rohöl und dessen verarbeiteten Produkte in den Boden und ins Wasser. Ölverschmutzung ist zu einem herausragenden Problem beim Schutz der ökologischen Umwelt geworden. Im Vergleich zu physikalischen und chemischen Methoden wird die Bioremediation als die wirtschaftlichste, effizienteste und umweltfreundlichste Methode angesehen. Die 16S/18S/ITS-Amplicon-Sequenzierung kann Forschern helfen, mehr und bessere nützliche Mikroorganismen zu entdecken. Durch die Zugabe von nützlichen Mikroorganismen kann Öl effizient entfernt werden, ohne Eutrophierung zu verursachen.

• Sonder- / Extremumgebung

Es gibt viele extreme Umgebungen in der Natur, wie Gletscher, Krater, Tiefsee und so weiter. Diese Orte sind nicht geeignet für das Überleben von Menschen sowie anderen Tieren und Pflanzen, aber es leben eine große Anzahl von Mikroorganismen unter diesen Bedingungen. Extreme Mikroorganismen umfassen thermophile Bakterien, psychrophile Bakterien, halophile Bakterien, acidophile Bakterien, alkaliphile Bakterien, barotrope Bakterien und extreme anaerobe Bakterien. Aufgrund der speziellen Lebensumgebung haben die Komplexität der Mikroorganismen und die Unterschiede ihrer Funktionen einen großen Wert für die wissenschaftliche Forschung, und die Anwendungsperspektiven ihrer Metaboliten als Produkte sind immeasurable.

Bei CD Genomics sind wir darauf spezialisiert, zuverlässige Dienstleistungen zur Analyse der mikrobiellen Diversität anzubieten, einschließlich 16S/18S/ITS Amplicon-Sequenzierung, Vollständige 16S/18S/ITS Amplicon-Sequenzierungund metagenomisches Shotgun-Sequencing.

Referenzen:

1. Edwards, J., Johnson, C., Santosmedellín, C., Lurie, E., Podishetty, N. K., & Bhatnagar, S. u. a.(2015) „Struktur, Variation und Zusammenstellung der wurzelassoziierten Mikrobiome von Reis“, Sitzungsberichte der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Vereinigten Staaten von Amerika, 112(8), E911.
2. Pei, H., Xu, H., Wang, J., Jin, Y., Xiao, H. D., & Ma, C., u. a.(2017) „16s rRNA-Gen-Amplicon-Sequenzierung zeigt signifikante Veränderungen in der mikrobiellen Zusammensetzung während der Lagerung von cyanobakterienbeladenem Trinkwasserschlamm“ Umweltwissenschaften & Technologie, 51(21), 12774.
3. Liang, S., Gliniewicz, K., Mendessoares, H., Settles, M. L., Forney, L. J., & Coats, E. R., u. a.(2015) „Vergleichende Analyse der mikrobiellen Gemeinschaft einer neuartigen Milchsäuregärung, die mit verschiedenen undefinierten Mischkulturen inokuliert wurde“, Bioresourcetechnologie, 179, 268-274.
4. Neumann, A. P., Mccormick, C. A., & Suen, G. (2017) ‚Fibrobacter-Gemeinschaften im Magen-Darm-Trakt verschiedener hindgut-fermentierender Herbivoren unterscheiden sich von denen des Pansens‘, Umweltmikrobiologie, 19(9).
5. Tito, R. Y., Cypers, H., Joossens, M., Varkas, G., Van, P. L., & Glorieus, E. u. a.(2016) „Kurze Mitteilung: Dialister als mikrobieller Marker der Krankheitsaktivität bei Spondyloarthritis“, Arthritis und Rheumatologie69(1), 114.
6. Montoya-Porras, L. M., Omar, T. C., Juan, F. A., Herrera, X. C. M., & Cadavid-Restrepo, G. E. (2017) 'Die Sequenzierung von 16s rRNA-Gen-Ampliconen zeigt die Dominanz von Actinobacteria in Rhodnius pallescens im Vergleich zur Midgut-Mikrobiota von Triatoma maculata in natürlichen Populationen von Vektor-Insekten aus Kolumbien.' Acta Tropica, 178, 327-32.
7. Moon, J., Jang, Y., Kim, N., Park, W. B., Park, K. I., & Lee, S. T. u. a.(2018) „Diagnose von Haemophilus influenzae Pneumonie durch Nanopore 16S Amplicon-Sequenzierung von Sputum“, Neu auftretende Infektionskrankheiten, 24(10).