研究思路|三代宏基因组应用案例解读（第三期）
随着新一代高通量测序技术的发展，三代宏基因组测序运用越来越广泛。美格基因现已推出“三+二”测序服务，三代测序可有效减少部分拼接错误，提高基因组组装准确性和微生物群落鉴定的分辨率。以下为大家分享几篇三代宏基因组应用在肠道样本中的文献。
案例1
作者：Denis Bertrand 等
期刊：Nature Biotechnology
时间：2019.07
影响因子：31.864
来自新加坡基因组所的Niranjan Nagarajan课题组发布了一款三代+二代测序混合组装软件OPERA-MS，组装结果不仅碱基准确率高，而且短读长数据拼接长度提升了一个数量级。OPERA-MS整合了宏基因组聚类和精确支架算法，基于虚拟肠道微生物组和人工群落数据测序，研究者仅用9×长读长覆盖深度组装出了接近目前最完整的宏基因组，也组装出低丰度（＜1%）物种的高质量基因组。值得一提的是，OPERA-MS还可在亚种水平上获得基因组结果。将Nanopore测序应用于抗生素治疗病人的肠道宏基因组研究，发现长读长组装质量较短读长提升了200倍。
案例2
作者：Derek M. Bickhart 等
期刊：Genome Biology
时间：2019.08
影响因子：14.028
该文章利用三代测序技术结合 Hi-C 技术手段，完成牛瘤胃微生物的高质量组装，实现病毒-宿主-抗性基因（ARGs）的关联分析，直接检测微生物组样本中潜在的基因水平转移（LGT）。将 Hi-C 技术应用到微生物领域，到现在越来越多的研究中采用这种新的微生物组研究方法，获取全面写实的微生物组信息。从单菌基因组组装，到环境样本中微生物的互作，基因交流研究——Hi-C 技术应用于宏组学研究突破了传统宏组学技术达不到的研究界限。
案例3
作者：Robert D. Stewart 等
期刊：Nature Biotechnology
时间：2019.08
影响因子：31.864
反刍动物瘤胃微生物的基因组编码了数千种酶，这些酶可消化反刍动物饮食中占主导地位的植物物质。文章对来自283头反刍动物瘤胃测得 6.5T 二代测序数据，组装了4941个瘤胃微生物宏基因组(MAGs)，提出了一种组装流程，使细菌和古菌基因组的组装至少完成了80%，从三代数据（Nanopore，11.4G）获得了三个瘤胃细菌的单拷贝全基因组，其中两个是以前未知的瘤胃物种，预测并注释了大量瘤胃蛋白，文中瘤胃 MAGs 组将瘤胃宏基因组测序的测序率从15%提高到50-70%，这些基因组和蛋白资源将有助于更好地了解瘤胃微生物群的结构和功能。
案例4
作者：Themoula Charalampous 等
期刊：Nature Biotechnology
时间：2019.07
影响因子：31.864
本文作者基于Nanopore高通量测序技术搭建的LRIs快速检测流程，通过优化去除宿主DNA、DNA提取和建库流程等步骤，区别常规培养检测的2-3天，把整个流程时间缩短到6h，这对临床快检意义重大，不仅可以快速检测病原菌而且可以指导抗生素的准确使用。整个方法在41例样本的最终检测中达到了96.6%的敏感性和100%的特异性，期待在未来得到更加广泛的临床运用。
点 评
从宏基因组到单菌基因组，在我们关注菌株功能的时候，高质量的连续的基因组尤为关键。在上述的不同研究中，用三代测序技术的长读长优势显著提升了宏基因组/单菌基因组组装的效果，尤其是从宏基因组中得到的MAGs，使后续的分析结果更加可靠。