查看: 4360|回复: 5

基迪奥合作客户16S+转录组发表18分文章

[复制链接]

管理员

Rank: 15Rank: 15Rank: 15Rank: 15Rank: 15

主题
153
注册时间
2019.7.8
在线时间
243 小时

发表于 2020.2.24 10:58:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
多组学已经逐渐成为拓展研究深度、提高文章档次的利器。之前我们分四期介绍了微生物群落多组学研究的相关理论、研究思路、分析方法和经典案例。今天,我们以基迪奥合作客户的一篇高分文章为例,为大家分享多组学分析思路的具体应用情景。

大家同为基迪奥客户,这样的高分文章,学习学习,你也可以哦!(等着分享你们的文章哈!)


期刊:Gut microbiota  IF=17.943
合作单位:广东工业大学、南京医科大学

研究背景

已有研究表明高脂饮食会损伤精子生成,故推测肠道微生物可能参与了其中的影响过程,对此作者开展肠道微生物与宿主生育功能关系的探究。

实验设计

1. 微生物特征和表型特征

1)小鼠模型初探:采集正常喂食鼠(ND)和高脂饮食鼠(HFD)精子状态等表型检测和粪便微生物16S V3-V4区测序。10个生物学重复。
2)小鼠模型验证:采集ND小鼠粪便移植给健康小鼠,即ND-FMT;采集HFD小鼠粪便移植给健康小鼠,即HFD-FMT。对两组进行精子状态等表型检测和粪便微生物16S V3-V4区测序。5个重复。
3)临床数据观察:采集健康和精子生成异常人群,进行血液、精子状态检测和粪便微生物16S V3-V4区测序。共60份样本。

2.宿主转录组特征

小鼠模型:ND-FMT和HFD-FMT睾丸组织转录组测序。4个重复。

研究思路

采用经典的多组学思路,基于组间差异(处理差异、表型差异),先从微生物角度判断组间差异的物种,然后从宿主转录组分析组间差异基因。最后结合两组学,讨论微生物与宿主的关联(图1)。

比较特别的是,研究对微生物分析部分进行了3类样本的精细研究,包含喂食差异、粪菌移植差异、临床表型差异。然后挑选粪菌移植差异进行宿主转录组分析,剖析机制。

图1 研究思路流程图

研究结果

1. 微生物多样性分析


基于我们研究主题的推测,高脂饮食损伤精子生成,可能与微生物有关,先开展微生物角度的分析。

1.1 喂食差异

第一步,先判断如果饮食不同,微生物是否有差异,相关表型是否有差异。

微生物层面,基于OTU水平、Bray-Curtis距离的PCoA分析表明ND与HFD的菌群组成存在差异,PCo1轴占总解释度的63%(图2A),PCo1轴上,Wilcoxon 秩和检验表明物种组成差异达到极显著水平(p<0.001);基于门水平分组的物种堆叠图,Wilcoxon 秩和检验表明,HFD组Bacteriodetes和Verrucomicrobia显著降低,Firmicutes 和 Proteobacteria显著增加(图2B)。

表型层面,如图2C、D,HFD组精子数量和精子运动力显著降低,暗示高脂饮食会损伤精子生成并且肠道微生物组成存在差异。

图2 ND与HFD对比

1.2粪菌移植差异

既然组间微生物存在差异,那么微生物是否参与了该过程呢。第二步,研究直接使用ND和HFD的粪菌进行移植。结果表明,HFD-FMT组精子数量、精子运动力等显著降低。微生物层面,门、水平物种组成无显著差异(图3A),纲、目水平也无;但在科水平,筛选物种丰度大于0.1%的物种进行差异分析,发现HFD-FMT组,Bacteroidaceae 和Prevotellaceae显著增加(图3B)。

到了属水平,ND-FMT和HFD-FMT的物种组成形成两个独立的分枝(图3C),HFD-FMT组Bacteroides和Prevotella显著增加(图3D)。其中Bacteroides增加超过80倍,属于Bacteroidaceae科,该科在HFD组也有显著增加。

图3  ND-FMT和HFD-FMT对比

1.3 临床差异


在饮食和粪菌移植实验中,都观察到了微生物与表型的规律。那么临床样本中是否也存在类似的规律呢?通过健康群体、患者群体样本中精子运动力等相关表型与物种组成的关联分析,发现Bacteroides和Prevotella的总和与精子运动性呈显著负相关(图4A),其中Bacteroide与血内毒素水平呈显著正相关(图4B);排除低丰度的样本(Prevotella小于3%)干扰,在Prevotella丰度高于15%的样本(图4C红圈),Prevotella与精子运动呈显著负相关。结果表明,临床结果与实验结果基本一致,暗示了微生物在临床研究的重要作用。

图4 临床样本分析

2. 宿主转录组分析


各项分析都指明了微生物的重要作用,那么是如何影响宿主功能呢?研究使用转录组分析粪菌移植处理中,宿主表达活性的变化。

ND-FMT和HFD-FMT组比较,鉴定716 差异表达基因,133个上调,583个下调(图5A),氧化磷酸化(p=0.42×10−7)、蛋白输出(p=0.00025)、类固醇生物合成(p=0.00053)、内质网蛋白加工等与精子生成过程关键的代谢通路的差异基因显著富集(图5B)。线粒体脱氢酶复合体基因不同亚基均显著下调(图5C、D)。结果表明基因表达变化与精子活动损伤一致。

图5 ND-FMT和HFD-FMT转录组分析

4.微生物与宿主关联


以往研究主要是表明高脂饮食会影响肠道微生物平衡,但本研究通过丰富的微生物样本、粪菌移植、临床指标的分析,定位到了Bacteroides和Prevotella参与影响的精子损伤过程。并由宿主转录进一步表明了精子损伤的基因表达变化。

一般多组学文章是进行物种与宿主基因的关联预测,从而鉴定关键的物种。本研究主要是通过表型数据进行微生物与宿主关联机制的物种定位,但与多组学关联分析方法类似,也是基于相关性分析进行判断。

小结


1. 对于微生物数据分析,详细开展了OTU、门、纲、目、科、属的对比分析。
2. 微生物样本丰富,对比分析更加科学严谨。
3. 充分结合表型数据辅助微生物-宿主关联机制探究。

Tips
基迪奥产品线包含人、动植物、微生物的DNA、RNA、蛋白、代谢、表观等多种类型,多组学项目分析经验非常丰富,已频频助力合作伙伴发表高分文章。而且我们的宏基因组测序分析进行了重要升级,可以更好地帮助科研小伙伴们开展宏基因组数据多角度深入的数据挖掘,包含binning、肠型分析等多种高级分析。有兴趣的小伙伴可联系当地销售咨询。

往期多组学系列:

微生物多组学研究前沿高分文章大汇总!
微生物群落多组学研究总览对比
选好思路和方法,给自己一篇多组学高分文章
研究经典案例,学习高分多组学文章思路


本文作者:基迪奥-小鱼儿

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
新的一天加油!
回复

使用道具 举报

钵水母

Rank: 3Rank: 3

主题
0
注册时间
2019.12.9
在线时间
7 小时

发表于 2020.2.24 13:02:40 | 显示全部楼层
啦啦啦啦啦啦
回复

使用道具 举报

中华鲟

Rank: 5Rank: 5

主题
58
注册时间
2017.12.20
在线时间
46 小时

发表于 2020.2.24 14:12:18 | 显示全部楼层
哦恭喜哦!
回复

使用道具 举报

中华鲟

Rank: 5Rank: 5

主题
0
注册时间
2020.1.16
在线时间
22 小时

发表于 2020.2.25 13:24:25 | 显示全部楼层
学习
回复

使用道具 举报

钵水母

Rank: 3Rank: 3

主题
4
注册时间
2018.4.4
在线时间
39 小时

发表于 2020.2.26 17:32:13 | 显示全部楼层
牛,学习了,
回复

使用道具 举报

钵水母

Rank: 3Rank: 3

主题
0
注册时间
2018.10.19
在线时间
18 小时

发表于 2020.2.27 12:52:31 | 显示全部楼层
优秀优秀
新的一天加油!
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

快速回复 返回顶部 返回列表