宏基因组研究与健康.pptVIP

2 开拓天然产物新资源 2000年8月, Brady和Clardy等人构建了一个含有约7000000个重组子的环境DNA (eDNA) 粘粒文库, 筛选出具有抗芽孢杆菌活性的克隆65个, 并从其中一个克隆发酵物中分离出一系列具有抗菌活性的长链N2酰基酪氨酸类新化合物1213 2000年3月, Wang等人首次以链霉菌为宿主构建了土壤样品宏基因组文库,并从中分离得到了外源基因的表达产物Terragigine A2E 和Norcardamine 。其中, Terragigine类为首次从eDNA重组微生物产物中发现的新类型的化合物。 3 医学领域 3.1 微生物群落结构及多样性分析，发现新病毒或细菌 通过对倭蜂猴与人及其他一些动物的胃肠道宏基因组数据进行双向聚类发现，虽然倭蜂猴和小鼠肠道系统的功能有差异，但其微生物群落结构却最为相似。 Breitbart等利用宏基因组方法分析了人粪便中不可培养的病毒群体，发现该群体中包含1200个病毒基因型，对其序列分析表明大多数是之前没有报道的； 3.2 耐药机制及耐药研究 Diaz—Torres等利用宏基因组学方法，对口腔细菌群体中耐药基因进行了分析。结果证明用宏基因组学方法进行耐药情况调查和研究是可行的 不可培养微生物耐药情况及其机制分析，以及在耐药传播机制中的作用； 3.3 与宿主疾病发生的相关性研究 动物肠道含有多种微生物它们为宿主提供了许多宿主本身不具备的生理学功能。利用宏基因组学方法来研究动物肠道微生物群可以监测在某些疾病过程中微生物群落发生的变化。 Manichanh等利用宏基因组方法，研究了正常人和节段性回肠炎病人肠道微生物多样性：病人肠道微生物多样性大大降低，尤其是硬壁菌门的细菌种类大大减少； ＷｉｎｔｅｒＳＥ等通过宏基因组学技术对肠道微生物进行研究结果表明肠道微生物的过度繁殖或缺失都会导致炎症性肠道疾病； ＢｒｏｗｎＣＴ等对自体免疫I型糖尿病４例个案粪便微生物宏基因组文库分析,与对照组的ＯＲＦ对比，提出体内细菌的群落结构的改变对自体免疫疾病有明显的影响； 新感染性疾病的发现：临床存在很多不明原因的发热病人，他们中是否有被不可培养微生物感染的可能？ 3.3 与宿主肥胖相关 LEY等应用宏基因组学分析方法，比较肥胖患者与正常人群粪便中的DNA, 发现拟杆菌Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｔｅｓ和厚壁菌Ｆｉｒｍｉｃｕｔｅｓ是人体肠道菌群中的主导微生物群. 在肥胖患者体内，厚壁菌门与拟杆菌门的相对比例升高，拟杆菌的相对比例下降!这一结果发现了体内具潜在治疗效果的微生物组分，通过减少厚壁菌和增加拟杆菌的相对数量，可能会应用到肥胖症的治疗中! 3.4 从微生物生境中发现有医学应用价值的生物活性新物质 如上 药学领域 -- 药物作用相关基因及它们与药物作用的有效性和安全性之间的关系 。 -- 不同的遗传背景, 药物反应差异, 特别是药物代谢酶基因的差异可引起药物的不良反应。--基因的多态性导致药物反应的多样性 -- 提高药物的疗效、安全性, 研究影响药物吸收、转运、代谢、消除等个体差异的基因特性,以及基因变异所致的不同病人对药物的不同反应,并由此为平台开发新药、指导合理用药,提高药物作用有效性、安全性和经济性。 -- 3个方面的内容：(1)药物作用与机体基因组之间的关系；(2)药物作用与产生药物的基因组之间的关系；(3)药物作用与病原生物基因组间的关系。 -- PGP主要研究的课题有：①药物效应与遗传学关系；②抗癌药物基因组学；③根据杂合性缺失性设计的抗癌治疗；④以药物为目标的个人基因序列鉴定；⑤诊断与药物基因组学试剂盒；⑥酶基因突变检测方法。 文库质量：目前已发表的文库很少能够覆盖整个宏基因组，这需要进一步优化DNA的提取及克隆方法； 筛选效率低：从几万或几十万个克隆中只能筛选到有活性的基因少。原因：微生物多样性高，宏基因组比较复杂，外源基因在宿主菌中的表达障碍等。 宏基因组学研究集中于原核生物，对真核生物研究较少，所构建文库多为DNA文库，cDNA文库较少。 五 存在问题及解 决 方法 1 存在问题 利用富集等方法简化宏基因组 需要发展新的载体和宿主菌，提高异源表达效率，同时建立更为敏感的高通量筛选方法 开发样品中真核微生物的裂解方法以及RNA的分离方法 2 解决方法 可溶性硫酸乙酰肝素(或乙酰肝素)、 锥虫 、沙眼衣原体 、硫酸乙酰肝素聚糖 、肝素结合蛋白 * 主 讲： 沈立新 宏基因组研究与健康 人类生活在一个微生物存在的世界里，人体微生物种类繁多，数量巨大，其组成和活动与人的生长发育，健康、疾病息息相关，如人类肠胃的腹泻，溃疡等常常与寄生在胃里的微生物的致病作用有关。 了解生命的起源