Интенсив "Анализ метагеномов в полости рта"
20-21 мая в Сколтехе состоялся интенсив "Анализ метагеномов в полости рта". Участники работали с данными секвенирования препаратов ДНК, выделенных из образцов человеческого буккального эпителия - эпителия полости рта.
Внутри человеческого тела и на его поверхности обитает множество разнообразных микробов. По некоторым оценкам, количество микробных клеток в человеческом теле сопоставимо с количеством клеток, из которого это тело состоит. Мы живем в симбиозе с микробами: мы влияем на их жизнь, а они влияют на нашу. Исследовать взаимодействия между человеческим организмом и его микробиомом весьма сложно, хотя в ряде случаев удается выявить влияние микробиома на состояние здоровья человека и проследить механистическую подоплеку этого влияния.
Помимо микробов в теле человека можно найти и вирусы, которые этих микробов заражают. Известно, что вирусы - это один из основных факторов, регулирующих численность бактериальных популяций, поэтому можно ожидать, что виром (совокупность вирусов) человека также должен быть связан с состоянием здоровья. Кроме этого, некоторые вирусы, заражая клетки, могут придавать им новые свойства, к примеру, способность выделять токсины. Влияние вирома на здоровье человека исследовано хуже, и на текущий момент нам известна лишь небольшая доля разнообразия вирусов, обитающих в человеческом организме.
Помимо микробов в теле человека можно найти и вирусы, которые этих микробов заражают. Известно, что вирусы - это один из основных факторов, регулирующих численность бактериальных популяций, поэтому можно ожидать, что виром (совокупность вирусов) человека также должен быть связан с состоянием здоровья. Кроме этого, некоторые вирусы, заражая клетки, могут придавать им новые свойства, к примеру, способность выделять токсины. Влияние вирома на здоровье человека исследовано хуже, и на текущий момент нам известна лишь небольшая доля разнообразия вирусов, обитающих в человеческом организме.
На прошлых интенсивах мы использовали данные образцов из природных источников - рек, морей, почв и выясняли, что за бактерии и вирусы в них обитают; исследовали штаммы бактериофагов, полученных в лаборатории. В этот раз мы впервые вместе со слушателями исследовали метагеномные данные образцов, выделенных из тела человека.
В ротовой полости людей обитает множество бактерий, поэтому неудивительно, что в препаратах эпителия помимо человеческой ДНК оказалось много ДНК бактерий. Бактериальную ДНК отсеквенировали вместе с человеческой; сотрудники БиоТекКампуса, которые обрабатывали эти данные, исключили прочтения, соответствующие человеческим геномам, и передали оставшиеся прочтения нам.
В ротовой полости людей обитает множество бактерий, поэтому неудивительно, что в препаратах эпителия помимо человеческой ДНК оказалось много ДНК бактерий. Бактериальную ДНК отсеквенировали вместе с человеческой; сотрудники БиоТекКампуса, которые обрабатывали эти данные, исключили прочтения, соответствующие человеческим геномам, и передали оставшиеся прочтения нам.
Практически в любой природной популяции бактерий можно обнаружить бактериальные мобильные генетические элементы - бактериофаги и плазмиды. У бактерий, в свою очередь, есть защитные системы, которые они используют для подавления размножения мобильных генетических элементов.
На нашем мероприятии мы попробовали проанализировать несколько метагеномных сборок, полученных из бактериальных прочтений. Сначала мы предсказали последовательности, соответствующие плазмидам и вирусным геномам, а затем попробовали обнаружить CRISPR-Cas системы в метагеномных последовательностях.
На нашем мероприятии мы попробовали проанализировать несколько метагеномных сборок, полученных из бактериальных прочтений. Сначала мы предсказали последовательности, соответствующие плазмидам и вирусным геномам, а затем попробовали обнаружить CRISPR-Cas системы в метагеномных последовательностях.
Интересно, что во многих образцах нашлись предсказанные плазмиды и вирусы, нуклеотидные последовательности которых либо вовсе не совпадают с известными плазмидами и вирусами из базы данных, либо это сходство очень отдаленное. Возможно, эти последовательности соответствуют геномам ранее неизученных бактериофагов.
Также в метагеномных последовательностях нашлись CRISPR-Cas системы, причем обнаружились локусы систем II типа, кодирующие белки Cas9, к которым, в частности, относятся белки, применяющиеся в технологиях геномного редактирования. Это тоже очень интересное наблюдение - системы II типа достаточно редкие и встречаются далеко не во всех бактериях, а еще эти белки потенциально могут быть использованы в качестве новых геномных редакторов.
Фотографии с интенсива можно посмотреть здесь