Potenzial und Grenzen der Mikrobiomanalyse
Um das Mikrobiom zu analysieren, werden in der Regel DNA-Sequenzen der Mikroben einer Gemeinschaft bestimmt. So können Forschende feststellen, welche Mikroben vorhanden sind und auch welche Gene in ihnen enthalten sind. Ein Team der Medizinischen Mikrobiologie der Uniklinik RWTH Aachen analysierte nun die Metagenomsequenzierung systematisch auf ihre Potenziale und Grenzen mit einem Fokus auf die sogenannte Shotgun-Sequenzierung. Hier wird die DNA zufällig in kurze Fragmente zerlegt, sequenziert und mithilfe bioinformatischer Verfahren wieder zusammengesetzt. Dieser Ansatz wird oft genutzt in der Forschung und ist dennoch kaum systematisch mit Referenzdatensätzen überprüft.
Hohe Sequenzierungstiefen erforderlich
Um eine systematische Überprüfung durchzuführen, stellte das Team komplexe Mischungen bakterieller DNA mit bestimmten Zusammensetzungen her. So konnten die Forschenden bestimmen, welche unterschiedlichen Sequenzierungstiefen welche Informationen liefern. Es zeigte sich, dass schon eine relativ geringe Sequenzierungstiefe (unter 1 Gb pro Probe) zuverlässig die Vielfalt des Mikrobioms darstellt. Eine Voraussetzung ist jedoch das Vorhandensein geeigneter Referenzgenomdatenbanken.
Sollen vollständige Genome einzelner Bakterienstämme rekonstruiert werden, zeichnet sich dieser Prozess anspruchsvoller ab. Hier ist eine etwa zehnfach höhere Sequenzierungstiefe erforderlich, die jedoch anfälliger ist für Artefakte. Laut den Forschenden sind hier nur 50 bis 80 Prozent der rekonstruierten Sequenzen korrekt. Um das Mikrobiom funktionell zu charakterisieren sind ebenfalls höhere Sequenzierungstiefen erforderlich, etwa in fünffacher Tiefe. Unterschiedliche Protokolle verschiedener Labore und hohe Mengen an Hintergrund-DNA können zudem die Ergebnisse verfälschen und damit den Vergleich der Ergebnisse erschweren. Eine höhere Sequenzierungstiefe kann diese Verfälschungen jedoch abmildern.
Quelle: idw
Artikel teilen