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基于功能的测序对单个细菌细胞进行分析

2020-06-29 17:18:17 网络

 

一种新的基于功能的测序技术,利用光镊并利用重力的特性,使研究人员可以一一分析细菌细胞。由中国科学院青岛生物能源与生物过程技术研究所(QIBEBT)的研究人员进行的这项研究于6月9日在Small上发表。

细菌细胞是如此之小,以至于很难一次仅分析一种细菌细胞或一种细菌。结果,必须同时分析其中许多(有时一次是数百万)。这从整体上告诉了我们整个群体的许多知识,但它阻止了研究人员研究单个细菌的基因型或一组完整基因与它的表型之间或由细菌的相互作用产生的一系列特征之间的联系。它的基因和环境。

考虑基因型和表型之间区别的一种简单方法是注意,虽然单个玉米植物的基因型可能使它长到三英尺高,但如果不施用大量肥料,那么玉米植物的表型可能就是它只能长到高两英尺。

基因型与表型之间的联系分析对于这样一个大型生物很简单,也非常有用。

长期以来一直在寻求关于单个细菌的基因型与表型关系的类似见解,尤其是在传染病方面,但受到细菌大小的阻碍,细菌的大小通常只有几分之几米长。

QIBEBT单细胞中心的研究人员开发了一种细菌谱分析技术,称为拉曼活化重力驱动的单细胞封装和测序或RAGE测序。在这项技术中,单个细胞的表型被一个一个地分析,然后小心地包装在一个“皮升微滴”(一万亿分之一升)中,该微滴被输出并在每个试管中在一个细胞中索引,以备后用上。

该过程涉及将两个石英层粘结在一起的RAGE“芯片”,这些石英层具有入口孔,油井和蚀刻到其中的微通道。“光学镊子”或产生吸引力或排斥力的高度聚焦的激光束在重力的辅助下通过通道操纵液体中的细菌。

然后,使用“拉曼光谱”(Raman Spectroscopy)通过检测窗口对细菌的形式,结构和代谢特征-本质上是其表型进行研究,这是一种利用光与材料内化学键相互作用的分析技术。

该研究的通讯作者马波教授说:“最后,细菌被包裹在微滴中,然后转移到试管中进行基因测序或细胞培养。”

研究团队的研究生许腾说,微滴包装非常重要,因为它可以使单个细菌细胞中非常少量的DNA以非常均匀的方式扩增,这是充分解码其基因组的关键挑战。开发了该方法。

“我们能够直接从尿液样本中同时从一个细胞同时获得抗生素抗性特征和基本完整的基因组序列。这为细菌诊断和药物治疗提供了最高的分辨率,”另一位对应的徐健教授说。该研究的作者。

基于这项技术,研究人员开发了一种名为CAST-R的仪器,以支持在一个细胞水平上快速选择抗生素和对病原体进行基因组测序。该仪器意味着更快,更精确的抗生素治疗,以及更高的跟踪和抵抗细菌抗生素耐药性的敏感性,这是对人类社会未来的重大威胁。

发布:xiuyue

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