Сравнительный анализ пиросеквенирования и филогенетического микрочипа для изучения структуры микробных сообществ в дистальном отделе кишечника человека

ВВЕДЕНИЕ: Вариации состава микробиоты кишечника человека связаны с различными состояниями здоровья. Высокопроизводительные молекулярные технологии недавно позволили охарактеризовать структуру микробных сообществ с гораздо более высоким разрешением, чем это было возможно ранее. В настоящей работе мы сравниваем два таких метода — пиросеквенирование и филогенетический микрочип — и оцениваем классификации, основанные на двух вариабельных участках гена 16S рРНК. МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ: Из бактериальной ДНК, выделенной из четырех образцов фекалий пожилых людей, было получено более 1,75 миллиона ампликонных последовательностей участков V4 и V6 генов 16S рРНК. Богатство филотипов в отдельных образцах составляло 1 400–1 800 для прочтений V4 и 12 500 для прочтений V6; при объединении прочтений V4 всех образцов было выявлено 5 200 уникальных филотипов. Классификатор RDP был более эффективен для участка V4, чем для значительно менее консервативного и более короткого участка V6, однако на эффективность также влияли различия в структуре сообществ. Даже при анализе только 20% прочтений в двух исследованных образцах была выявлена большая часть микробного разнообразия. ДНК из четырех образцов гибридизовали с микрочипом Human Intestinal Tract (HIT Chip) — филогенетическим микрочипом для профилирования сообществ. Сравнение кластеризации количества последовательностей на уровне родов по данным пиросеквенирования и HITChip выявило высокое сходство профилей. Кроме того, корреляции между представленностью последовательностей и интенсивностями гибридизационных сигналов были очень высокими для таксономических рангов более низкого порядка, но снижались на уровне семейств, что, вероятно, объяснялось неоднозначным объединением таксонов. ВЫВОДЫ: Классификатор RDP стабильно относил большинство последовательностей V4 из образцов кишечника человека к уровню рода с хорошей точностью и высокой скоростью. Это наиболее глубокое на сегодняшний день секвенирование отдельных образцов желудочно-кишечного тракта, однако уровни микробного богатства еще не вышли на плато. Большую часть этого разнообразия также можно охватить при глубине выборки, в пять раз меньшей. Результаты гибридизации HITChip и полученные профили сообществ хорошо коррелируют с данными пиросеквенирования.