几个肠道微生物检测方法的对比

由安吉莉娜·茱莉助推的基因检测仍在持续火热,蓝海逐步成为红海。而早就有人把目光投向了肠道微生物群的检测,最近一段时间ncs的接力发表足以说明它的火热,检测公司国外有ubiome等,国内也有多家公司进行这个检测。下面,我们来管中窥豹,看看几个检测方法的比较,只说我用搜索引擎找到的公司,无任何偏好性。

肠道微生物的检测方法主要有16S扩增子测序QPCR芯片宏基因组宏转录组

1.QPCR(荧光定量pcr)

QPCR技术自发明以来像一棵常青树,医院的核酸诊断产品仍以此为主。当然,也逐渐让位于新一代测序技术。从张锋等大牛的文章来看,未来能识别特定序列的基因编辑系统或许可以取代pcr技术,成为新的标准技术。

 

那么单看肠道微生物的检测方面,qpcr主要检测内容是益生菌或者共生菌的检测。比如,搜索到一个公司卡尤迪,有一个产品是采用此技术检测肠道共生菌(双歧杆菌、柔嫩梭菌、乳酸杆菌、拟杆菌、瘤胃球菌、大肠杆菌属和鼠李糖乳杆菌7类常见益生菌)。

qpcr的优势在于相比16S扩增子测序,可以检测到种,但是劣势在于一般只能检测目标菌,检测不全;而且如果不是芯片式的高通量的pcr的话,通量极低;另外,设计和测试引物周期长,耗时耗力。

2.16S扩增子测序

这个技术平衡了成本和检测的效果,为绝大多数肠道微生物检测公司采用,16s扩增子测序技术可以检测到细菌属的级别,可以评估肠道细菌的多样性,全面地衡量肠道菌的相对含量,用软件可以预测基因代谢网络等,是一个性价比较高的技术。这类检测的报价从几百到2000多不等,有的是检测V3和V4区,有的只检测V4区。如搜索到一个谷禾科技的公司,提供¥388元的检测服务,报告较全面,科研用户¥150/样。检测方法是测16SV4区域,测序深度号称10万(应该是测10万reads的意思),据说采用人工智能技术来预测疾病易感等情况。

3.宏基因组

宏基因组技术可以检测出所有的微生物,包括细菌、真菌和病毒的基因组,是一个检测最全面的方法,但是现阶段仍然成本较高,所以采用公司较少。找到一个碳云智能,号称可以检测1850万个基因,1000+种,腾讯、中源协和以及荣之联投资,以2000左右的价格进行检测,还可以提供22种益生菌的套餐,同样使用人式智能进行预测分析。这个价格对普通消费者也可以接受了。

4.宏转录组

在微信搜索找到一条投资信息,一个公众号宣传一个名为VE的美国公司,采用宏转录组技术检测肠道微生物,有宏基因组技术的优点,而且忽略90%的管家基因,节约测序成本,潜力巨大的感觉。

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5.芯片

Affymetrix有一款Axiom Microbiome array的芯片,可以检测细菌、真菌和病毒,但是其不能对检测目标进行任何定量,于是,这个的应用性大打折扣,只能用于科研的微生物鉴定之类的了。其原理是:

  1. 芯片探针是基于NCBI序列保守区域和靶标特异性区域设计的。把芯片分成数十万个方格,将每种探针聚集在一个个小方格中,每个方格包含数百万个单探针拷贝。几十种探针(个方格)用来检测一个物种。
  2. 总计约12,600种微生物(古细菌、细菌、原生动物、真菌和病毒)。其中包括近1000种引起人类疾病的微生物,还可以鉴定质粒中的毒力基因。我们能用来定性检测所有的菌(我们现查到的60多种,大部分到属且要求定量),比较有价值的是致病细菌(10种感染性的),病毒和益生菌(13种)等。
  3. 只能鉴定,不定量,是与16S测序互补的技术。能给出的频率值是指一个物种在一批样品集里出现的频率,而不是指在物种单个样品里的含量。种属比较单一时还可以确定哪个种或属在科中为主要贡献者。
  4. 可以直接访问NCBI数据库,扩展查询已鉴定指标的详细信息。
  5. 检测前会对样品所有DNA(包括人的)全基因组等温扩增,检测限是1000基因组拷贝(2-7pg细菌DNA+10ng人DNA)。

最后,总结一下:

检测方法 成本 细菌 真菌 病毒 缺点
QPCR 几十元 一般只检测益生菌和共生菌,可以到种 × × 只能检测目标菌;设计和测试引物周期长;如果不是Fluidigm或wafergen等芯片式pcr,通量低。
16S扩增子测序 一百到几百元 一般检测到属 相比宏基因组和转录组,信息不够全面,只能预测基因代谢情况
宏基因组 一两千元 到种 成本偏高
宏转录组 几百元 到种 建库可能较复杂
芯片 一百左右 到种 不能定量,只鉴定

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