淺談總體基因體學16S rRNA定序與資料庫 | 合法醫療器材資訊網

2020年3月4日—次世代定序(NextGenerationSequencing;NGS)是總體基因體學的工具，...利用上述16SrRNA的這些高變區去做定序，可以鑑定微生物的種類， ...

作者：張益祥/有勁基因

　　總體基因體學(Metagenomics)的概念是由Jo Handelsman等人於1998年所提出，意指特定環境(如：人類腸道、大自然環境)中所有微生物遺傳物質的總和。次世代定序(Next Generation Sequencing; NGS) 是總體基因體學的工具，透過次世代定序可以研究特定環境下微生物的組成與相對數量的多寡。

　　總體基因體學的定序策略分成兩大類：全基因體霰彈槍法(whole genome shotgun sequencing)以及16S目標區間定序 (16S targeted sequencing)。前者可對特定環境中存在的微生物種類進行全面性分析，但由於目前可用的參考數據庫還很有限，想要分析讀取序列通常仍有困難。後者是針對特定高變區(Highly Variable Region)的序列進行定序，執行上相對較容易、快速；但由於只有拿目標區段去做定序，物種分類的解析度也會因此受到限制。

　　16S rRNA位在原核細胞的核醣體小次單元(Ribosomal Small Subunit; SSU)上，其序列包含9個高變區(V1~V9)及10個保守區(Conserved Regions)，如圖一所示1。利用上述16S rRNA的這些高變區去做定序，可以鑑定微生物的種類，因此目前16S rRNA序列經常被拿來當作鑑定微生物種類的指標序列(marker)。有勁基因目前為客戶分析土壤、糞便菌相時，主要是定序V3-V4這個區段。定序所使用的引子(primer)為341F/805R，採用的儀器是illumina的Miseq機型，定序類型為paired-end300；並分別從正向與反向進行雙端測序，讀數長度則剛好跨過V3-V4區段(長度約為428bp)。

圖一、16S rRNA的保守區與高變區

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