2020-07-06
多組學整合關(guān)聯(lián)研究是指將多種高通量檢測研究策略，如多樣性組成譜測序、（宏）基因組測序、（宏）轉(zhuǎn)錄組測序、蛋白質(zhì)組定量檢測和代謝組分析等，組合應(yīng)用于對同一科學問題的共同闡述。對于多樣性組成譜/宏基因組/宏轉(zhuǎn)錄組的測序數(shù)據(jù)，除了通過差異統(tǒng)計分析來篩選各組樣本中的微生物標志物種或基因（Biomarker）的信息，我們還需要將其它各種檢測手段獲得的數(shù)據(jù)，比如轉(zhuǎn)錄組、代謝組、蛋白組、或者檢測獲得的理化指標、臨床指標等各類數(shù)據(jù)，與微生物組的海量數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)分析，從而獲得與各類指標變化相關(guān)聯(lián)的特定微生物物種及其基因。
通過多組學整合關(guān)聯(lián)研究，我們能夠在微生物物種/功能層面、以及宿主基因組/轉(zhuǎn)錄組/蛋白組/代謝組層面，同時篩選相關(guān)Biomarker，從而深入解析“微生物組——宿主——環(huán)境影響因素”的互相作用、調(diào)控機制。
派森諾已有豐富的多組學整合關(guān)聯(lián)研究的經(jīng)驗，在為大家提供各種高通量組學檢測的基礎(chǔ)上，還能幫助大家整合數(shù)據(jù)，“定位”不同組學數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)模式！
合作成果解讀
近期，派森諾與上海交通大學系統(tǒng)生物醫(yī)學研究院、上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院合作，采用16S rRNA基因V4區(qū)測序、代謝組檢測、免疫因子檢測等技術(shù)，對雄性Wistar大鼠的微生物組、代謝組、免疫因子與宿主壽命的相關(guān)性進行多組學整合關(guān)聯(lián)研究，揭示了大鼠血清代謝組、腸道微生物組和免疫指標隨年齡的變化規(guī)律，并建立了三者之間的聯(lián)系，相關(guān)成果發(fā)表于《GeroScience》。
本研究收集了大鼠（Wistar，n = 42）正常生命周期7個時間點的回腸內(nèi)容物、血清和脾臟樣本，分別采用Illumina MiSeq測序平臺、GC-TOF/MS質(zhì)譜平臺、ELISA等進行檢測，并采用QIIME2等分析方法，共得到5個數(shù)據(jù)集：
1、腸道內(nèi)容物的427個ASVs（來自于16個門）豐度組成譜；
2、腸道內(nèi)容物的73個菌屬和26個菌種的豐度組成譜；
3、由腸道菌群預(yù)測獲得的127個與代謝相關(guān)的功能譜；
4、血清中的82個代謝物（來自于9個類）的代謝譜；
5、脾臟中IL-2、IL-4、IL-10、、IgA、IgG、IgM和NK細胞等7個免疫指標的數(shù)據(jù)。
多組學整合關(guān)聯(lián)分析流程示意圖
年齡對于腸道菌群組成的影響，以及腸道微生物的豐度變化模式
腸道菌群功能潛能預(yù)測結(jié)果與代謝物種類之間的關(guān)聯(lián)分析
大鼠腸道微生物類群和代謝簇之間的關(guān)聯(lián)分析
菌群—代謝物—免疫因子的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)分析
研究結(jié)論
本研究通過多組學整合關(guān)聯(lián)研究的策略，發(fā)現(xiàn)大鼠腸道微生物組和血清代謝組在衰老過程中發(fā)生了顯著變化。腸道菌群、血清代謝物、免疫因子的三者相互作用中存在重要的“關(guān)聯(lián)對”，比如，與年齡相關(guān)的關(guān)鍵代謝物如4-羥脯氨酸、脯氨酸和賴氨酸聚類在一起，并與腸道菌群如Bifidobacterium、Lactobacillus、Akkermansia呈正相關(guān)。通過功能分析，進一步發(fā)現(xiàn)了特定腸道細菌代謝途徑和血清代謝物種類的潛在關(guān)聯(lián)，并通過多種關(guān)聯(lián)分析手段，揭示了IL-10、IgA、IgM、IgG等免疫因子與腸道菌群、血清代謝物之間的相互作用網(wǎng)絡(luò)，從而為了解衰老過程中腸道微生物組、血清代謝組、免疫因子之間的互作機制提供了新的見解。
本研究的高通量測序工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
文章索引：
Zhang, X., Yang, Y., Su, J. et al. Age-related compositional changes and correlations of gut microbiome, serum metabolome, and immune factor in rats. GeroScience (2020).
