Mikrobiologins tekniksprång - SP

Mikrobiologins tekniksprång
Dr. Erik Nygren
SP Food and Bioscience
Mikrobiologins tekniksprång
 Den högteknologiska mikrobiologin erbjuder
idag nya verktyg för att förebygga
smittspridning och öka produktsäkerhet. Hur
arbetar SP inom detta område?
 Dagens presentation
1.
2.
3.
Bakgrund: Mikrobiologi och infektionssjukdomar.
Sekvensering.
Hur arbetar vi med metagenomik.
Mikrobiologi och infektionssjukdomar
 Mikroorganismer är osynliga för blotta ögat.
 Klassificering
 Fem stora grupper: bakterier, alger, svampar, protozoer
och virus.
 Infektionssjukdomar
 Orsakas av patogena eller opportunistiska
mikroorganismer.
 Kan mätas i DALY
 Summan av de år som förloras på grund av förtidig död och
de år som förloras på grund av funktionshinder.
Hur kontrolerar vi infektionssjukdomar?
 Immunitet
 Barnvaccinationsprogram.
 Hygien
 Sanitetsförbättringar.
 Livsmedelskontroll.
 Förbättra personlig och professionell hygien och
antiseptisk teknik.
 Kemoterapi
 Selektiv toxicitet.
 Resistensbekämpning.
Sekvensering av isolerade mikroorganismer ger
beslutsunderlag
 Släktskap mellan isolerade mikroorganismer
kartläggs med hjälp av sekvensering.
 Ribosomalt RNA, MLST, specifika gener eller hela genom.
 Förekomst av virulensgener?
 Ursprungsspårning kräver hög upplösning?
Joffré E. et al. J. Bacteriol. 2015
Evolution of H3N2, McHardy A.C, et al. 2009
Metagenomik ger information om samspel mellan
organismer i en viss miljö
 Förutsättningslös identifiering av komplexa
samhällen.
 Odlingsbara och icke odlingsbara organismer.
• Community DNA extraction
 Den sammantagna arvsmassan = mikrobiom.
 Isolerat DNA/RNA måste vara:
 Koncentrerat, icke-fragmenterat och rent (utan
inhibitorer, RNA och protein)
• 16S PCR amplification
• Sequencing
• Bioinformatics
• Community identification
Identifiering av mikroflora:
Bioinformatik - Pipeline för sekvenseringsdata
1
DNA sekvensering kvalitetskontroll
2
Subsampling av DNA sekvenser
3
•
•
Program Trim Galore, cutoff Q30.
200 000 reads väljs ut slumpmässigt.
Klassificering och kvantifiering
• Programet Metaxa2 identifierar 16S sekvenser genom
specificitet
• Antal identifierade unika sekvenser används för
kvantitativa jämförelser
Taxa
Total reads
Bacteria;Firmicutes
Bacteria;Proteobacteria
Bacteria;Actinobacteria
Bacteria;Bacteroidetes
Chloroplast;Unclassified Chloroplast
Unknown;
Bacteria;Fusobacteria
Bacteria;Unclassified Bacteria
Bacteria;Deinococcus-Thermus
Bacteria;Spirochaetes
Bacteria;Acidobacteria
Mitochondria;Unclassified Mitochondria
Bacteria;Cyanobacteria
Prov 1
198426
141168
15175
32721
5595
1178
580
727
440
94
44
33
35
15
Prov 2
198705
177246
4551
9982
1449
3561
558
564
65
54
11
0
46
5
Prov 3
197264
168678
25089
1652
197
147
659
44
92
24
11
7
0
0
Bengtsson-Palme J et. al, Mol Ecol Resour. 2015 Mar 2
Bioinformatik: Visualisering
4
Programmet Krona ger klickbara bilder
• Sammansättningen i ett prov eller grupp
Prov 1
Prov 2
Prov 3
Bioinformatik: Visualisering och samband
5
Principalkomponentanalys(PCA)
•
Standardmetod för att beskriva och visualisera den
dominerande strukturen i ett multivariat dataset .
• Mönster bland observationerna och hos
variablerna.
• Komponenter som visar störst variation.
•
Vi använder programmet R.
• Gruperar prov.
• Tex. Phylum och genus nivå.
Inter-environmental comparison with a
principal component analysis.
Tack för uppmärksamheten!