用于人类肠道微生物群特征分析的16S rRNA基因测序方法的分析属性

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Analytic attributes of the 16S rRNA gene sequencing methodology for human gut microbiota characterization

摘要

肠道微生物群对人类健康至关重要。虽然16S rRNA基因测序是最常用的方法来表征这一微生物群落，但该技术的验证和标准化往往被忽视。本研究分析了影响16S rRNA基因测序方法重复性和中间精度的关键因素，探讨了主要分析因素的影响。我们评估了DNA提取方案、样本均质化、解冻、文库制备和测序对测量精度的影响，从而建立了一套标准操作程序（SOP）。通过分析不同批次的DNA提取试剂盒以及实验室分析人员处理样本的方式，我们在同一实验室内部评估了该程序的变异性（即中间精度）。研究发现，DNA提取方案和样本解冻是导致肠道微生物群谱变化的最主要因素。同时，该方法的中间精度较高。我们还确定了该方法的定量限，其灵敏度令人印象深刻，即使是在仅有11到18个稀有读数的情况下也能实现准确检测（变异系数分别为30%和20%）。除了技术方面的考虑外，我们还量化了个体间及随时间变化的肠道微生物群谱的差异。研究结果证实了个体间的显著差异，同时也表明个体内部在一周内的变化相对较小。这项研究揭示了影响16S rRNA基因测序精度和一致性的关键因素。通过将这些见解纳入标准化协议中，我们可以显著改进DNA测序方法的最佳实践，从而提高人类微生物组研究的可靠性和可比性。

要点

• DNA提取和样本解冻对方法的精度有显著影响。

• 我们建立了一套具有高重复性、中等精度和明确定量限的标准操作程序。

• 肠道微生物群谱在个体间存在显著差异，但在一周内保持稳定。