简讯|杂交捕获测序应用于难以培养的细菌对公共卫生重要性
- boke
- 2022-08-01
- 7:21 上午
基因组数据可为了解细菌流行病学和细菌进化提供关键信息，有助于指导公共卫生政策和传染病防控。WGS通常用于各种不同的的细菌鉴定，但需要从细菌的培养分离获得充足的DNA。这种依赖细菌培养的做法，是从许多重要细菌中获得基因组数据的主要障碍。例如，对于生物安全要求高的细菌，可能没有合适的实验室；或者一些具有复杂的营养需求和生长缓慢的细菌，用于基因分析操作困难或不可能实现。
杂交捕获测序或靶向富集测序是一种可能克服这一障碍的方法，能够更有效地从临床样本中获得细菌基因组序列数据。无需进行细菌培养，从样本中提取DNA制备文库，特定片段被选择性富集然后测序。与直接从样本中测序相比，杂交捕获测序已被证明可以显著提高目标reads比例和测序深度。同时，根据捕获的严格程度，长链探针捕获低至70%的相似性序列。对于一些细菌物种，包括唾液、阴道拭子和脑脊液以及节肢动物载体中，可以从相对少量的目标DNA临床样本中重建全基因组序列。
2022年5月27日Tristan P. W. Dennis团队在《Microbial Genomics》上发表了题目为“Target-enrichment sequencing yields valuable genomic data for challenging-to-culture bacteria of public health importance”的研究，证明了杂交捕获测序为细菌WGS提供了一个有价值的替代方案。
在该研究中，研究人员对两种细菌通过杂交捕获测序方法获取的基因组数据进行评估：（1）Bacillus anthracis（炭疽芽孢杆菌），会在人和动物中引起炭疽，其培养需要高水平的隔离设施；（2）Mycoplasma amphioriformme（枝原体属），一种新出现的人类呼吸道病原体。研究人员从临床样本中获得了两个物种的高质量基因组数据，超过三分之二的测试样本中至少80%捕获的基因组具有足够的覆盖率(>15×)。
图1 杂交捕获测序结果
较高的qPCR循环阈值(Ct值)（表明样本中病原体浓度较低）、捕获前混合文库以及捕获文库浓度都与捕获效率较低相关。Ct值具有最高的预测价值，可以解释52%的捕获效率波动。Ct值<30的样本测序成功率是Ct值>30的样本的6倍以上。杂交捕获测序为需要细菌培养后的WGS提供了一个有价值的替代方案，并为更好地理解流行病学和许多重要临床病原体的进化创造了机会。
图2 Ct值与捕获效率的关系
研究经证明，使用杂交捕获测序可以从M. amphoriforme和B. anthracis样本中获得广泛、深度的序列覆盖。这些物种代表典型细菌基因组大小(分别为~1.0MB和~5.2MB)。对于数据较难以获得的物种，杂交捕获能够在足够深度的覆盖范围内恢复相当一部分基因组数据。该文章通过无需培养的细菌样本并且杂交捕获测序获得的基因组数据研究为这两种公共卫生关注的细菌种类的研究提供了重要的机会，并强调了杂交捕获测序的潜在价值，有助于更好地了解许多流行病学和重要临床病原体的进化。
