Метабаркодирование ДНК может улучшить анализ рациона человека

Новое исследование показало, что метабаркодирование ДНК служит новым мощным инструментом для мониторинга потребления растений людьми. которые могут помочь исследователям лучше понять, что мы едим и как это влияет на микробиом кишечника.

Альфа Тельца 3D Графика | Shutterstock

Исследование также показало, что аналогичный подход можно использовать для определения животных и грибковых компонентов нашего рациона.

Штрих-кодирование ДНК и метабаркодирование

Штриховое кодирование ДНК - это метод, который использует короткие последовательности ДНК для быстрой идентификации вида организма. По всему миру, ученые сотрудничают, чтобы получить штрих-коды ДНК всех живых существ.

Метабаркодирование ДНК - это особый тип штрих-кодирования, который может применяться к образцам, содержащим более одного организма. Он использует те же справочные базы данных, что и штрих-код, но позволяет идентифицировать таксоны из смешанных образцов с использованием высокопроизводительных методов секвенирования. Потенциал техники огромен, с его помощью можно определить видовой состав практически в любом образце.

Преимущества перед другими методами

Текущее исследование, который недавно был опубликован в журнале mSystems , показали, что ДНК диетических растений в образцах стула человека можно амплифицировать и секвенировать с помощью методов, обычно применяемых в исследованиях дикой природы.

<цитата>

«Секвенирование ДНК дало нам большое количество новых данных о таких вещах, как микробиология кишечника и личная генетика. Это исследование предполагает, что та же самая мощная технология может также начать рассказывать нам о том, что мы едим, что часто бывает трудно измерить.

Старший автор Лоуренс Дэвид, из Центра геномной и компьютерной биологии Duke

Многие методы уже используются для оценки рациона питания, но большинство из них зависят от того, что люди сами сообщают о том, что они съели. Этот метод сбора данных подвержен ошибкам в памяти и предвзятости в отчетах, а также зависит от когнитивных способностей человека отвечать на опросы.

Используя метабаркодирование ДНК, ученые могут амплифицировать ДНК, присутствующую в образце стула, и использовать справочную базу данных для сопоставления последовательностей с продуктами питания.

«Определенная последовательность ДНК как уникальный идентификатор для определенного вида пищи»

«Я считаю, что метабаркодирование ДНК очень похоже на штрих-код в супермаркете. Мы можем думать о конкретной последовательности ДНК как об уникальном идентификаторе для определенного вида продуктов питания, " говорит соавтор Брианна Петроне, также из Университета Дьюка.

Дэвид и соавтор исследования Аспен Риз из Гарвардского университета, были побуждены начать исследование после того, как они встретились с экологами Робом Принглом из Принстонского университета и Тайлером Карцинелом из Университета Брауна. Эти исследователи использовали метабаркодирование ДНК для анализа сложных пищевых сетей среди травоядных в африканской саванне.

Дэвид и Риз задались вопросом, можно ли использовать этот метод для изучения людей.

<цитата>

В области микробиома растет объем работ, указывающих на то, что определенные продукты могут изменять или формировать уровни определенных бактерий в кишечнике, но у нас часто нет сопроводительных данных о диете для исследований микробиома ».

Лоуренс Дэвид

Для исследования, исследователи взяли из холодного хранилища ДНК, которая была извлечена из стула, использованного в одном из их предыдущих исследований.

«Пару лет назад нам довелось провести исследование, в ходе которого мы готовили пищу для участников диеты микробиома, и мы точно знали, что они ели в данную неделю, когда у них собирали стул, " - говорит Дэвид.

Они секвенировали область штрих-кода из ДНК хлоропластов в образцах, взятых у 11 человек, соблюдающих как свободно выбранную, так и контролируемую диету.

Они успешно амплифицировали ДНК растений примерно для половины образцов, который увеличился до 70%, когда образцы от людей, потребляющих контролируемые, использовалась богатая растениями диета.

Большая часть ДНК соответствует обычно употребляемым продуктам

Большая часть секвенированной ДНК соответствовала пищевым растениям человека, широко потребляемым людьми, в том числе зерна, овощи и фрукты.

"Общий, было хорошее широкое соответствие между продуктами, которые были перечислены в дневниках участников исследования, и теми, которые мы секвенировали по стулу, " - говорит Дэвид. "Если еда была записана в записи о диете, примерно в 80% случаев, мы также нашли это с помощью этого подхода к метабаркодированию ".

Есть куда расти

Относительно высокий уровень неудач ПЦР и невозможность различать определенные растения на уровне последовательности оставляет место для улучшений в будущем.

Например, капуста, брокколи, кольраби и брюссельская капуста являются разновидностями растений одного вида, и исследователи не смогли провести различие между ними, используя последовательности ДНК хлоропластов.

Единственная еда, которая не была обнаружена в рационе, - это кофе. возможно, из-за того, что его ДНК испортилась или стала разбавленной в результате обжарки и варки.

Методика может использоваться как для новых, так и для старых исследований.

Дэвид ожидает, что метабаркодирование ДНК будет использоваться в будущих исследованиях, а также для анализа диеты в предыдущих исследованиях.

<цитата>

Подобно этому исследованию, Я мог бы представить, как это можно использовать на архивной ДНК, чтобы увидеть, есть ли основные диетические различия, которые могут объяснить некоторые из паттернов микробиома, которые, возможно, наблюдались в исследовании. Идти вперед, мы также можем представить, что это будет использоваться в новых исследованиях микробиома для определения взаимосвязи между конкретными продуктами питания и кишечными бактериями, а также в более широких исследованиях питания в качестве дополнения к традиционным методам оценки диеты ».

Лоуренс Дэвид

• Дисфункции сосудов способствуют развитию хронических воспалительных заболеваний кишечника.
• Новое исследование способствует пониманию того, что формирует микробиом кишечника человека