现在是微生物研究的时候了
全基因组霰弹枪测序和转录组学为研究人员和制药公司提供数据，以完善药物的发现和开发。
现在是微生物研究的时候了
介绍
Joseph Petrosino博士自1993年进入贝勒医学院以来，不仅一次，而且三次在正确的时间找到了正确的位置。每一次都朝着成为微生物研究从学术界到商业领域的启动和后来扩展的一个组成部分迈出了一步。
首先，当共同基金人类微生物组项目(HMP)宣布时，他在贝勒的人类基因组测序中心。因为这是一个国家人类基因组研究所(NHGRI)的倡议，基因组中心是启动阶段的先锋。人类基因组测序中心(Human Genome Sequencing Center)主任理查德·吉布斯(Richard Gibbs)请彼得罗诺博士帮助该中心在贝勒建立这个项目。拥有细菌基因组学背景的Petrosino博士“对利用下一代基因组学平台提供来自任何类型样本的微生物的普查和功能能力非常感兴趣，而不需要培养它们。”
2010年，当HMP的工作结束时，彼得罗诺博士找到了学院，提出了建立一个转化微生物组研究中心的想法。目标是通过基因组学和基于发现的管道，进入宿主-微生物关系的剖析，特别是将微生物群落的功能与疾病联系起来。一年后，宏基因组学和微生物组研究中心(CMMR)成立，Petrosino博士担任中心主任。
很快，CMMR正在收到来自制药公司的请求，以协助微生物组项目。To handle the tighter deadlines required for commercial projects, Baylor created a microbiome services company, called Diversigen, in 2015. Dr. Petrosino was the company’s Chief Scientific Officer, spending about 10% of his time acting as a resource for Diversigen projects and the other 90% leading CMMR.
Petrosino博士表示，CMMR“受益于Diversigen活动”。“作为一个商业实体，Diversigen使CMMR团队能够将其知识与开发新疗法和诊断的第一线人员联系起来。亚博下载app因此，它加速了CMMR学术发现转化为有益的商业产品。”最近，Diversigen被Orasure Technologies收购，因为他们在微生物组分析领域提供端到端服务。
iccommunity与Petrosino博士讨论了微生物组研究的价值，研究设计策略和NGS的使用在过去十年中是如何发展的，以及未来会发生什么。
Joseph Petrosino博士是CMMR的主任和Diversigen的首席科学官。
问:人类微生物组项目最初的愿景是什么?
Joseph Petrosino（JP）：世界各地有许多调查人员研究共生生物，并且已经开始实施下一代测序（NGS）技术进行微生物组研究。NIH认识到微生物组可能会影响许多疾病区域，这会影响众多NIH研究所。他们还意识到，有必要开发有关哪种工具最适合微生物组研究的方法，策略和最佳实践。HMP努力在收集数据，了解最佳实践和方法方面，以及开发参考数据集和调查人员可以使用的协议来平联人类基因组项目，以及调查人员可以使用的协议来建立自己的研究计划。
问：您在设置HMP协议时学到了什yobet亚洲么？
太平绅士：我们的HMP工作重点是从贝勒医学院和圣路易斯华盛顿大学这两个核心临床中心建立300名受试者的队列。在制定招募方案时，在临床方面花费了大量时间。这300名受试者将在多达18个身体部位进行取样，在12个月的时间内最多三次。
从方法学的角度来看，我们确定了能够处理所收集的许多不同样品类型的最佳提取方法。理解如何对这些协议进行基准测试和验证是一项比我们最初想象的更加精细和严格的工作。我们对这300名受试者的第一个观察结果是，尽管生物多样性因人而异，但功能成分在每个身体部位都是保守的。
问:Diversigen为什么成立?
太平绅士：宏基因组学和微生物组研究中心的成立是为了在医疗中心环境下进行转化学术研究。然而，我们有几个制药商业团队带着微生物组项目来找我们。虽然他们支持学术研究，但他们不喜欢一年级的研究生为他们做项目。他们希望项目能在更短的时间内完成，需要一个经验丰富的人，能够排除故障并分析数据集。Diversigen于2015年推出，旨在满足商业实体对微生物组研究的需求。
当我成立这个中心的时候，我已经指出了建立一个微生物群服务公司的潜力，让我们了解制药公司是如何看待微生物群的。作为学者，我们喜欢认为我们最了解自己的领域，以及该领域应该发展到什么程度才能最好地服务于公共卫生。然而，制药公司可能有一个非常不同的观点，从他们的优势。多样性基因为我们提供了一个进入这个领域的镜头，并改变了我们对微生物群的看法。从一开始，这就是一项利润丰厚的业务。
“NovaSeq 6000系统的多路复用能力给我们带来了很大的帮助。我们将继续在更多的应用中使用NovaSeq。”
问:Diversigen有什么独特之处?
太平绅士：Diversigen引以为豪的是，它是一家为商业客户，尤其是制药和生物技术公司提供微生物组服务的劳斯莱斯公司。学术实验室几乎可以被认为是Diversigen研发部门的一部分，使公司能够提供最先进的前沿应用程序和成熟的策略，以交付数据，优于我们的学术生产。此后，Diversigen建立了一个广泛的内部分析团队，开发了自己的最佳实践，非常适合商业研究。
Diversigen团队从概念阶段到结果阶段，一直与客户保持密切联系。我们在研究设计上进行合作，就如何收集、储存和运送样本提供建议，并建议哪种测序方法能最好地提供他们需要的答案。
微生物组公司有了显著的增长，其中许多是由来自学术界的微生物组专家创立的。其中许多公司，特别是在制药领域，手头没有一批微生物组分析专家。我们参与了400多个学术项目，与全球200多名合作者合作，对各种疾病以及微生物组在其中发挥的潜在作用有着深刻的见解。这些公司依靠Diversigen团队就下一步和潜在的下游应用向他们提供反馈、建议和咨询。
问：Diversigen项目的平均样本数是多少？
太平绅士：我们曾经用5-20个样本进行研究。目前，我们的大多数项目都有数百个样本，其中一些有数千个。我们已经建立了关于如何管理纵向抽样的大型团队项目的最佳实践。这包括如何收集、存储和批处理这些样本以获得最大效率，同时减少数据中的混杂噪声。
问：您是否正在与制药客户进行临床试验？
太平绅士：当我们开始与制药公司合作时，我们开始开发临床实验室改进修正案（CLIA）和美国病理学家学院（CAP）-认证管道。我们希望我们的制药客户感到放心，因为我们制作的数据质量高、可复制、经过验证，非常适合监管机构提交。
我们的一些药品公司合作伙伴正在进入临床试验阶段，我们正在为其中一些试验进行测序和分析。这些通常是多年项目，其中正在采用其他最佳实践，以便可以从结果数据中提取最多的信息。
问：您通常收到的样品类型和尺寸是什么？
太平绅士：Microbiome Field最喜欢的样本类型仍然是粪便。稳定试剂的出现意味着它不再需要在冰上运输样品以维持样品稳定性，这使得更容易。
当然，我们有很多项目，我们接受子属，低生物量样本。由于我们在构建HMP协议方面的专业知识，我们有一个已建立的团队，为诸如此类的困难样本类型而开发和验证协议。无论多么小，我们的目标是从我们收到的任何类型的样本中获得有意义的数据。
“我们有周末的日子而不是数周。Illumina Ngs Systems使我们能够提前安排项目，以便定序器不断运行”
问:你们在Diversigen项目中使用什么类型的测序?
太平绅士：我们对16S基因内的多个可变区进行16S测序，这取决于所分析的群体。某些可变区域为特定类型的社区提供更好的分辨率，如口腔、皮肤和粪便。
我们对真菌和真核生物群落进行了内部转录间隔体2 (ITS2)测序，对微真核生物进行了18S测序。我们使用全基因组霰弹枪测序进行宏基因组分析，微生物群落菌株，物种和功能水平的测定。我们还执行长读排序。根据问题和应用，我们有时会一起使用长读和短读测序，为单菌株测序提供更好的序列质量，就像过去一样，但现在更快更便宜。
我们有一个转录组学或元转录组学流水线，我们正在从方法学和分析的立场继续完善。病毒宏基因组学也是我们工作的重要组成部分。我们花了大量的时间来提高从临床角度分析病毒宏基因组样本的能力。有些样本非常小，旋转病毒并在沉淀梯度中净化它们，我们在传统病毒学实验室中使用的方法，是不可能或无法扩展的。在样本处理方面，我们采取“少即是多”的方法，通过分析从这些困难的样本中提取尽可能多的病毒式传播信息。
问:在过去五年中，研究设计策略和NGS的使用发生了怎样的变化?
太平绅士：在早期的微生物组研究中，例如在HMP期间，人们经常利用为其他目的收集的样本，对特定队列进行横断面分析，而不是纵向分析。在进行微生物组分析时，样本可能没有被适当地收集或存储，而且正如我们从那时起了解到的，单时间点分析并不总是能提供给定微生物群落中蒸发量的全貌。yobet亚洲现在，越来越多的项目涉及与特定疾病匹配的病例和对照，并使用临床前模型来剖析微生物与健康和疾病关联的功能机制。
此外，随着公司意识到16S测序的局限性，并增加了基于微生物群落研究的预算，我们看到了全基因组霰弹测序的转变，以获得功能基因途径和基于菌株的信息，以更好地研究现有的微生物群落。同样，我们也看到了转录组学的增加，这使我们能够评估哪些基因在收集样本的特定时间打开。
“考虑到一个典型的微生物组项目的规模，NovaSeq 6000系统的容量将使我们在很长一段时间内保持业务。”
问:关于一种疾病，宏基因组学和转录组学数据能告诉你什么?
太平绅士：Metagenomics和MetaTranscriptomics让我们确定健康个体中存在的微生物和功能，或与特定疾病相关，以及它们与这种疾病的关系。利用纵向样本，数据可以与疾病的发作或恶化相关联。具体而言，通过转录组织，可以评估基因表达是否与特定疾病或恶化状态相关。
问:宏基因组学和转录组学研究的数据是否为治疗或诊断的发展提供了靶点?
太平绅士：是的，需要注意的是，“基于组学的方法能够实现目标发现”。我们意识到，我们需要回到过去，进行机制和功能研究，并创建或利用临床前模型，以了解为什么基于组学的差异存在，以及它们如何影响疾病本身。这些研究的数据可以为进一步研究潜在的治疗或诊断候选药物提供决策依据，并提供关于候选药物是否影响微生物组的信息。
问：自2015年以来，您的客户群增长了多少？
太平绅士：我们的客户群呈指数级增长，而且丝毫没有放缓的迹象。创造和发展基于微生物群落的疗法的公司数量呈爆炸式增长。制药公司也开始采用药物微生物学，即药物是如何被微生物群代谢的。因此，即使是化学药物的开发人员也对它们是否被微生物群修饰感兴趣。
问：您使用的是什么Illumina NGS系统？
太平绅士：我们有一个ISEQ™100系统，几个Miseq™系统，NextSeq™500系统，Hiseq™3000系统和Novaseq™6000系统。从我们的实验室角度来看，我们爱他们，他们为我们提供了很多灵活性。
项目的读取长度、数据和多路复用需求决定了我们使用哪种管道。我们使用iSeq 100系统进行质量控制和新协议的验证。它也为我们提供了一个性价比高的工具，以执行噬菌体或小基因组测序项目的快速周转。我们使用MiSeq系统进行扩增子测序。NextSeq 500、HiSeq 3000和NovaSeq 6000系统用于RNA-Seq和宏基因组测序。我们还验证了各种机器人处理器和Echo仪器，以帮助我们建立测序库。
问：NovaSeq 6000系统在您的研究中表现如何？
太平绅士：NovaSeq 6000系统是最近新增的，其不同的流单元使我们能够灵活地处理项目中使用的测序类型。它运行得很好，就在我们说话的时候，已经添加了新的条形码。NovaSeq 6000系统的多路复用功能为我们提供了很大的帮助。我们将继续在更多的应用程序中使用NovaSeq。很高兴能把它加入我们的音序器。
“我们使用iSeq 100系统对新协议进行质量控制和验证。它还为我们提供了一种经济高效的工具，可以快速完成噬菌体或小型基因组测序项目。”
问:测序效率重要吗?
太平绅士：效率对Impersigen的成功绝对必不可少。我们有一个小型，经验丰富的团队，12-17人在样品进口过程中一直通过初步分析。我们有周日的周转时间而不是几周。Illumina NGS Systems使我们能够提前安排项目，以便序列仪不断运行。
问:您在CMMR和Diversigen的未来五年目标是什么?
太平绅士：我们希望继续发展，并对为我们的一些CMMR项目开发知识产权(IP)感兴趣。在CMMR，我们参与了癌症免疫治疗和社会焦虑项目等，并进行了几项临床研究。我们希望通过贝勒/Diversigen的合作伙伴关系，确定将这些初步观察应用到建立队列的方法，从而帮助我们揭示更多的候选者，以纳入诊断和治疗发展。Diversigen也希望通过自己所开发的技术和分析来推动IP的发展。
问:您如何看待NGS和Illumina测序系统对Diversigen微生物组研究未来的影响?
太平绅士：在短期内，扩增子测序是简介社区的好方法。远离16S测序到全基因组霰弹枪测序的转变将继续随着测序的成本降低，并且我们在多路复用和建筑分析中变得更好，并在有效地发现生物标志物以概况微生物群落。
鉴于一个典型微生物组项目的规模，NovaSeq 6000系统的容量将使我们长期保持业务。随着商业业务的增长，我们可能需要第二个，以使我们能够以支持最佳周转时间的速率保持多路复用项目。
yobet亚洲亚博官网人口了解关于本文中提到的产品和系统的更多信息:
NovaSeq 6000系统,www.169o.com/systems/sequencing-platforms/novaseq.html
iSeq 100系统,www.169o.com/systems/sequencing-platforms/iseq.html
NextSeq 500系统,*www.169o.com/systems/sequencing-platforms/nextseq.html
MiSeq系统,www.169o.com/systems/sequencing-platforms/miseq.html
* NextSeq 500系统已更新为NextSeq 550系统。