文献基本信息
文献题目:Absolute quantification of prokaryotes in the microbiome by 16S rRNA qPCR or ddPCR
期刊:Nature Protocols
影响因子:17.0(2023 年)
发表日期:2025 年在线发表
发表团队:斯坦福大学医学院(Ami S. Bhatt 团队)
核心价值:提供一套用于人类粪便样本中原核生物**定量的标准化实验方法,用 16S rRNA qPCR 或 ddPCR技术,实现粪便样本中原核生物的**定量。
研究背景:为什么要做「**定量」?
目前绝大多数微生物组研究只报相对丰度,
但它有明显缺陷:
无法反映样本真实的微生物载量
容易掩盖菌群总量的巨大差异
低生物量样本极易被稀释偏差误导
而**定量可以:
校正相对丰度带来的组成偏倚
直接给出每克粪便的细菌 / 古菌数量
可与临床表型、药物干预、疾病状态强关联
支持已测序样本回溯分析,无需重新测序
这篇 Protocol 的目标,就是让普通分子生物学实验室也能轻松做**定量。
研究方法
研究采用标准化流程,从冻存粪便样本开始,经试剂盒提取 DNA 并测定含水率校正湿重 / 干重;通过梯度稀释处理样本后,选用 16S rRNA qPCR(SYBR Green 法)或ddPCR(探针法)进行**定量,全程设置阴性 / 阳性提取对照、NTC、NIST 标准品及技术重复等严格质控,确保结果准确可靠。
研究结果
一致性高
在有效定量范围内,qPCR 与 ddPCR 结果平均偏差仅 1.25 倍,高度吻合。
适用场景不同
qPCR:成本低、仪器普及、适合高通量、高载量样本
ddPCR:无需标曲、抗抑制、低生物量样本更强
关键数据
健康人粪便:10¹¹–10¹³ 16S 拷贝/克干重
化疗 / 移植 / 抗生素后:可低至 10⁶ 拷贝/克干重
*大变异来源:DNA 提取,而非 PCR 或稀释
可拓展计算
结合宏基因组 / 16S 测序相对丰度,还能算出:每克粪便总原核细胞数、每个物种**丰度。
研究结论
该方法可用于研究人类健康与疾病(如克罗恩病、抗生素治疗过程)中的原核生物载量变化,也可评估样本采集和储存条件(如防腐剂类型)对定量的影响。
局限性:PCR方法无法区分细胞的死活状态;此外,由于不同原核生物基因组中16S拷贝数不一(1到10个以上),测得的基因拷贝数并不完全等于细胞总数。
总结而言,这篇文章为微生物组实验室提供了一套高通量、低成本且可重复性强的**定量方案,能够在不进行额外测序的情况下,快速测定冷冻或防腐处理样本中的微生物浓度。
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