PL
Podwójna helisa DNA na ciemnym tle
Porównanie metod

Sekwencjonowanie 16S czy shotgun: jaka jest różnica?

Metoda decyduje o tym, jak głęboko możesz zajrzeć w swój mikrobiom.

Jeśli chcesz przeanalizować swój mikrobiom, liczy się nie tylko próbka, ale także zastosowana metoda jej badania. Metoda 16S dostarcza głównie ogólnego przeglądu grup bakterii. Sekwencjonowanie shotgun analizuje całe DNA mikroorganizmów, w tym bakterie, grzyby, wirusy, geny oporności i potencjał funkcjonalny¹.

Ilustracja: sekwencjonowanie 16S odczytuje jeden bakteryjny region markerowy, przez co widoczne są tylko bakterie
Podstawowe informacje

Czym jest sekwencjonowanie 16S?

Sekwencjonowanie 16S to sprawdzona metoda analizy zbiorowisk bakterii. Nie obejmuje ona całego DNA próbki, lecz skupia się na konkretnym fragmencie genu 16S rRNA bakterii².

Gen ten występuje u bakterii i zawiera regiony, które różnią się w zależności od grupy bakterii. Dzięki temu można oszacować, jakie grupy bakterii znajdują się w próbce.

Sekwencjonowanie 16S jest stosowane w badaniach nad mikrobiomem od wielu lat i w istotny sposób przyczyniło się do pogłębienia naszej wiedzy o ekosystemach bakteryjnych. Nadal może być użyteczne, zwłaszcza w przypadku dużych badań, wstępnych przeglądów lub projektów, w których należy ograniczyć koszty.

Jego główną zaletą jest prostota: metoda jest stosunkowo niedroga, dobrze ugruntowana i zapewnia szeroki przegląd składu bakterii. Jednocześnie ma wyraźne ograniczenia, zwłaszcza w zakresie wysokiej rozdzielczości taksonomicznej, wykrywania grzybów i wirusów oraz dostarczania informacji funkcjonalnych.

Podstawowe informacje

Czym jest sekwencjonowanie shotgun?

Sekwencjonowanie shotgun to nowoczesna forma sekwencjonowania metagenomicznego. W przeciwieństwie do sekwencjonowania genu 16S, nie bada ono tylko pojedynczego regionu markerowego bakterii, lecz całe DNA obecne w próbce³.

Dzięki temu można uzyskać znacznie bardziej kompleksowy obraz mikrobiomu. Oprócz bakterii można również analizować inne grupy mikroorganizmów, takie jak grzyby, wirusy, bakteriofagi i archeony. Można również zbadać funkcjonalny potencjał genetyczny, na przykład szlaki metaboliczne lub geny oporności.

Metoda ta generuje więcej danych i jest bardziej wymagająca pod względem technicznym, ale zapewnia znacznie głębszy wgląd w skład i funkcjonowanie mikroorganizmów.

Bezpośrednie porównanie

Kluczowe różnice w skrócie.

Główna różnica między metodą 16S a metodą shotgun polega na tym, ile informacji genetycznej się analizuje.

AspektSekwencjonowanie 16S Sekwencjonowanie shotgunNasza metoda
Zasada analizyWybrany bakteryjny region markerowy Całe DNA mikroorganizmów
ZakresTylko bakterie Bakterie, grzyby, wirusy, fagi, archeony, pasożyty, geny oporności i potencjał funkcjonalny
RozdzielczośćCzęsto na poziomie rodzaju Często do poziomu gatunku
Analiza funkcjonalnaSilnie ograniczona Możliwa
Geny opornościNiemożliwe do analizy Możliwe do analizy
Ilość danychMniejsza Znacznie większa
KosztBardzo niski Zwykle wyższy
Głębia naukowaDobra do ogólnego przeglądu Znacznie bardziej kompleksowa

Sekwencjonowanie 16S skupia się konkretnie na jednym regionie markerowym bakterii. Zapewnia to przydatny, ale ograniczony przegląd grup bakteryjnych. Sekwencjonowanie shotgun z kolei analizuje całe DNA mikroorganizmów w próbce i może zatem stworzyć znacznie bardziej szczegółowy obraz mikrobiomu⁴.

Jest to szczególnie ważne, gdy celem nie jest tylko odpowiedź na pytanie „Jakie bakterie są obecne?”, ale także:

  • Jakie dokładnie gatunki są obecne?
  • Jaki potencjał funkcjonalny niesie mikrobiom?
  • Czy są oznaki obecności genów oporności?
  • Jaką rolę odgrywają grzyby, wirusy lub inne mikroorganizmy?

W przypadku nowoczesnej analizy mikrobiomu ta różnica jest decydująca.

Głębokość analizy

Dlaczego rozdzielczość ma znaczenie?

Wiele bakterii należy do tego samego rodzaju, ale może mieć bardzo różne właściwości. Właśnie tutaj istotna staje się rozdzielczość metody.

Prosty przykład: jeśli analiza identyfikuje tylko rodzaj bakterii, nie zawsze wiadomo, o jaki konkretny gatunek chodzi. Różne gatunki w obrębie tego samego rodzaju mogą mieć odmienne szlaki metaboliczne, pełnić różne role ekologiczne lub inaczej wchodzić w interakcje z innymi drobnoustrojami.

Sekwencjonowanie shotgun często umożliwia dokładniejszą klasyfikację taksonomiczną niż klasyczne metody 16S⁵. W rezultacie mikrobiom staje się widoczny nie tylko jako ogólny zarys, ale jako bardziej złożony ekosystem z wieloma indywidualnymi uczestnikami.

Jest to szczególnie istotne, gdy chcesz zrozumieć różnorodność mikrobiologiczną, zależności funkcjonalne lub subtelniejsze zmiany w mikrobiomie jelitowym.

Ekosystem

Więcej niż tylko bakterie.

Ważną różnicą między sekwencjonowaniem 16S a sekwencjonowaniem shotgun jest spojrzenie poza bakterie.

Sekwencjonowanie 16S skupia się przede wszystkim na bakteriach. Ma to sens naukowy, gdy pytanie badawcze dotyczy właśnie bakterii. Jednak mikrobiom jelitowy nie składa się wyłącznie z bakterii. Grzyby, wirusy, bakteriofagi i archeony również stanowią część mikrobiologicznego ekosystemu jelit⁶.

Sekwencjonowanie shotgun może skuteczniej uchwycić ten szerszy świat mikroorganizmów. Pozwala to na stworzenie bardziej kompleksowego obrazu mikrobiomu jelitowego: nie tylko jako listy bakterii, ale jako złożonej sieci różnych mikroorganizmów.

W nowoczesnych badaniach nad mikrobiomem te interakcje zyskują szczególnie na znaczeniu. Stabilność, różnorodność i funkcja mikrobiomu nie wynikają bowiem wyłącznie z pojedynczych bakterii, lecz ze wzajemnego oddziaływania wielu grup mikroorganizmów.

Funkcja

Funkcjonalne analizy mikrobiomu.

Nowoczesna analiza mikrobiomu nie powinna jedynie wskazywać, jakie mikroorganizmy są obecne. Powinna również pomóc zrozumieć, jaki potencjał funkcjonalny posiada ten mikrobiologiczny ekosystem.

I właśnie tutaj tkwi jedna z największych zalet sekwencjonowania shotgun. Ponieważ analizowane są liczne fragmenty DNA pochodzące z całego mikrobiomu, można również bioinformatycznie zbadać geny funkcjonalne i szlaki metaboliczne⁷.

Obejmują one na przykład potencjał mikroorganizmów w zakresie:

  • Produkcji maślanu
  • Wytwarzania gazów
  • Degradacji mucyn
  • Genów oporności na antybiotyki
  • Wzorców mikrobiologicznych związanych ze stanem zapalnym

Informacje te są wartościowe z punktu widzenia naukowego, ponieważ nie tylko opisują mikrobiom, ale również klasyfikują go pod względem funkcjonalnym. Należy jednak pamiętać, że analizy te służą edukacyjnej i naukowej interpretacji wzorców mikrobiologicznych i nie zastępują diagnozy medycznej.

Kobieta rozpakowuje zestaw testowy Microbiome 360° w swojej kuchni
Nasze podejście

Jakiej metody używa Bactera i dlaczego?

W Bactera wykorzystujemy nowoczesne sekwencjonowanie shotgun w badaniu Microbiome 360°, ponieważ chcemy analizować mikrobiom jelitowy tak kompleksowo i dogłębnie z naukowego punktu widzenia, jak to tylko możliwe.

Naszym celem nie jest jedynie przedstawienie ogólnego zestawienia grup bakterii. Chcemy dostarczyć Ci szczegółowy obraz Twojego mikrobiomu, zawierający informacje o różnorodności mikrobiologicznej, składzie bakterii, grzybach, wirusach, genach oporności i potencjale funkcjonalnym.

Metagenomika shotgun lepiej odpowiada zatem naszym standardom naukowym: jest precyzyjna, oparta na danych i zorientowana na przyszłość.

Jeśli chcesz przeanalizować swoją florę jelitową w domu, Microbiome 360° umożliwia przeprowadzenie nowoczesnej analizy mikrobiomu z bardziej szczegółową klasyfikacją biologiczną niż metody klasyczne.

W szerszym kontekście

Kiedy sekwencjonowanie 16S jest nadal stosowane?

Mimo że sekwencjonowanie shotgun może dostarczyć znacznie więcej informacji, nie oznacza to, że sekwencjonowanie genu 16S jest „złe”. Metoda ta jest ugruntowana, stosunkowo niedroga i jak najbardziej odpowiednia do udzielenia odpowiedzi na określone pytania badawcze. Kluczowym czynnikiem jest to, na jakie pytanie należy odpowiedzieć.

Sekwencjonowanie 16S

Wystarczy do ogólnego przeglądu bakterii

16S pozostaje ważną metodą w badaniach nad mikrobiomem, na przykład w przypadku:

  • Dużych badań kohortowych
  • Projektów o ograniczonym budżecie
  • Pytań badawczych, przy których wystarczy ogólny przegląd bakterii
Sekwencjonowanie shotgun

Dla głębszej, szerszej analizy

W przypadku głębszej, szerszej i bardziej funkcjonalnej analizy mikrobiomu sekwencjonowanie shotgun oferuje wyraźne korzyści:

  • Często z dokładnością do poziomu gatunku
  • Również grzyby, wirusy, fagi i archeony
  • Potencjał funkcjonalny i geny oporności

Dlatego Microbiome 360° opiera się na sekwencjonowaniu shotgun.

Najczęściej zadawane pytania

Pytania dotyczące 16S i sekwencjonowania shotgun.

Jaka jest różnica między sekwencjonowaniem 16S a sekwencjonowaniem shotgun?

Metoda 16S obejmuje wybrany bakteryjny region markerowy. Sekwencjonowanie shotgun bada całe DNA mikroorganizmów obecne w próbce.

Dlaczego metoda shotgun dostarcza więcej informacji?

Ponieważ analizuje nie tylko pojedynczy segment DNA, ale wiele fragmentów DNA z całego mikrobiomu.

Czy 16S może również wykrywać grzyby i wirusy?

Nie, metoda 16S jest ukierunkowana przede wszystkim na bakterie. Grzyby, wirusy i bakteriofagi nie są przez nią kompleksowo wykrywane.

Która metoda jest dokładniejsza?

W wielu przypadkach sekwencjonowanie shotgun zapewnia wyższą rozdzielczość taksonomiczną i częściej umożliwia analizę na poziomie gatunku.

Dlaczego sekwencjonowanie shotgun jest droższe?

Ponieważ należy wygenerować i poddać analizie bioinformatycznej znacznie więcej danych DNA. Analiza jest bardziej wymagająca pod względem technicznym i obliczeniowym.

Co oznacza rozdzielczość na poziomie gatunku?

Oznacza to, że mikroorganizmy można klasyfikować nie tylko w przybliżeniu na poziomie grupy lub rodzaju, ale aż do konkretnego gatunku.

Czy geny oporności można analizować?

Dzięki sekwencjonowaniu shotgun można zbadać określone geny oporności na poziomie DNA. 16S nie nadaje się do tego celu.

Co pokazuje nowoczesna analiza mikrobiomu?

W zależności od metody można uwidocznić różnorodność bakteryjną, skład mikrobiologiczny, grzyby, wirusy, geny oporności i potencjał funkcjonalny.

Jakiej metody używa Bactera?

Bactera wykorzystuje nowoczesne sekwencjonowanie shotgun w ramach Microbiome 360°.

Czy sekwencjonowanie shotgun jest diagnostyczne?

Nie. Analiza służy naukowej i edukacyjnej interpretacji wzorców mikrobiologicznych i nie zastępuje diagnozy medycznej.

Rozpocznij

Nowoczesne sekwencjonowanie mikrobiomu do wykonania w domu.

Poznaj swój mikrobiom jelitowy dokładniej dzięki nowoczesnemu sekwencjonowaniu shotgun i opracowanemu naukowo raportowi online.

  • Proste pobranie próbki w domu
  • Nowoczesna metagenomika shotgun
  • Analiza bakterii, grzybów i wirusów
  • Wgląd w geny oporności i potencjał funkcjonalny

Źródła naukowe

  1. Quince C et al. Shotgun metagenomics, from sampling to analysis. Nat Biotechnol. 2017.
  2. Johnson JS et al. Evaluation of 16S rRNA gene sequencing for species and strain-level microbiome analysis. Nat Commun. 2019.
  3. Sharpton TJ. An introduction to the analysis of shotgun metagenomic data. Front Plant Sci. 2014.
  4. Knight R et al. The microbiome and human biology. Annu Rev Genomics Hum Genet. 2017.
  5. Almeida A et al. A unified catalog of 204,938 reference genomes from the human gut microbiome. Nat Biotechnol. 2021.
  6. Huttenhower C et al. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature. 2012.
  7. Lloyd-Price J et al. Multi-omics of the gut microbial ecosystem in inflammatory bowel diseases. Nature. 2019.
  8. Qin J et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature. 2010.
Microbiome 360°Jelito
4,96 (25) €229,00
Koszt wysyłki zostanie obliczony przy kasiePolityka wysyłki