用于从微生物的不同群体中提取核酸分子的通用方法技术

本文公开了从样品中的一种或多种类型的微生物的不同群体中提取遗传物质的方法。微生物可以是原核生物或真核生物，并且可以包含细菌、古细菌、真菌、原生动物、蠕虫、寄生虫、病毒、噬菌体等。可以从单个样品中进行提取，并且可以通过如qPCR、PCR、RFLP、SSCP、等位基因特异性PCR、靶向测序、下拉测序、全鸟枪法测序等分子方法或其它方法进行后续鉴定。还提供了方法，所述方法包含：从来自人受试者肠道的各种生物体，如真菌(即酵母菌)、动物细胞(家牛)、植物(例如，大麦)中提取核酸分子；从其执行宏基因组学分析；以及基于所述宏基因组学分析确定对所述受试者的益生菌治疗或饮食指导。所述受试者的益生菌治疗或饮食指导。所述受试者的益生菌治疗或饮食指导。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从微生物的不同群体中提取核酸分子的通用方法
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119(e)要求于2018年10月26日提交的美国序列号62/751,484和于2019年4月2日提交的美国序列号16/373,387的优先权的权益，所述申请的全部内容通过引用以其整体并入本文。


[0003]本专利技术总体上涉及基因组分析，并且更具体地涉及一种从生物样品中的微生物的不同群体中提取和分析与食物相关的核酸分子的方法。

技术介绍

[0004]约100万亿个微生物生活在人体内和人体上，数目远远超过身体的大约10万亿个人细胞。这些通常无害的病毒、细菌和真菌被称为共生或互生生物体。共生生物体和互生生物体在许多方面有助于保持身体健康。生活在身体内和身体上的微生物中的所有微生物——共生的、互生的和致病的——一起被称为微生物群系，并且其平衡和相关代谢组与个体的健康状态密切相关，并且反之亦然。
[0005]核酸测序的进展为快速地且准确地鉴定和简要描述栖息肠道和皮下组织的微生物群系创造了机会。最佳菌群还与宿主免疫系统以协同方式相互作用，从而进一步传播其健康益处。个体的相关代谢组还可以通过基于质谱法的系统或使用基于基因组的代谢组建模
[0006]和通量平衡分析进行简要描述，并且用于制作健康的代谢组谱。所有这些方法都可以用于详细分析微生物群落的复杂性。

技术实现思路

[0007]本专利技术涉及一种从生物、环境、饮食补充剂或其它生态微生物生物体异质群体样品中的微生物的不同群体中提取核酸分子的方法，并且涉及核酸或提取物通过处理步骤和分析用于确定个体的益生菌定制的用途。特定于本专利技术的处理步骤包含RNA或DNA清理、碎片化、分离或消化；用于如PCR、qPCR、数字PCR或测序等下游应用的库或核酸制备；用于生物信息QC、过滤、比对或数据分割的预处理；用于微生物物种分类分配的宏基因组学或人基因组生物信息学管道；以及其它生物体比对、鉴定和变体解释。
[0008]本专利技术还描述了用于使用样品以进行DNA提取并且基于来自肉、植物、水果、蔬菜和/或这些生物体一起含有的微生物的数据库的食物DNA序列来确定食物消耗的通用方法。本文公开了从样品中的一种或多种类型的细胞或细胞组分的不同群体中提取遗传物质并且确定所消耗的食物和营养分解以改善健康和预防疾病的方法。
[0009]因此，在一个方面，本专利技术提供了一种用于制备样品以供分析的方法。所述方法包含：a)将样品与包括洗涤剂(例如，SDS)和螯合剂(例如，EDTA)的第一裂解溶液混合；b)将具有溶菌酶的第二裂解溶液加入步骤a)的混合物中；以及c)将包括离液剂(例如，尿素、乙酸
锂、盐酸胍等)的第三裂解溶液加入步骤b)的混合物中。预处理步骤可以包含可以用于进一步优化核酸产率的物理裂解。机械裂解的实例包含超声处理、珠粒混合和珠磨机均质化。
[0010]在类似方面，所述方法包含：a)将如粪便样品等样品与液氮溶液混合；b)加入第一裂解溶液，所述第一裂解溶液包括洗涤剂和螯合剂(例如，SDS)和螯合剂(例如，EDTA)；以及c)加入第二裂解溶液，所述第二裂解溶液包含离液剂，例如，尿素、乙酸锂、盐酸胍。预处理步骤可以包含可以用于进一步优化核酸产率的物理裂解。机械裂解的实例包含超声处理、珠粒混合和珠磨机均质化。
[0011]在另一方面，本专利技术提供了一种确定受试者的食物消耗的方法。所述方法包含：a)从获得自受试者的粪便样品中提取遗传物质，所述遗传物质根据本公开的方法提取；以及b)使从第一样品中提取的遗传物质经受宏基因组学分析以确定受试者的食物消耗。在实施例中，所述方法进一步包含基于对食物消耗的分析来用益生菌或食品治疗受试者。
[0012]在另一方面，本专利技术提供了一种监测受试者的益生菌治疗的方法。所述方法包含：a)从存在于获得自受试者的第一样品中的任何微生物中提取遗传物质，所述遗传物质根据本公开的方法提取；b)使从第一样品中提取的遗传物质经受宏基因组学分析；c)用益生菌治疗受试者，并且然后以与从第一样品中提取遗传物质相同的方式从存在于从受试者获得的第二样品中的任何微生物中提取遗传物质；d)对从第二样品中提取的遗传物质进行宏基因组学分析；以及e)比较第一样品的宏基因组学分析的结果与第二样品的宏基因组学分析的结果。
[0013]在又另一方面，本专利技术提供了一种方法，所述方法包括使用或不使用另外的化学或基因测试根据肠道中检测到的益生菌生物体来计算益生菌评分。
[0014]在仍另一方面，本专利技术提供了一种方法，所述方法包括计算微生物群系的评分，所述评分用于评估微生物群系是否处于生态失调、中性或稳定。
[0015]本专利技术进一步提供了一种计算系统，其包括：存储器；以及耦接到所述存储器的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置成执行操作以执行本专利技术的方法。
[0016]本专利技术还提供了一种用于执行本专利技术的方法的自动化平台。
[0017]本专利技术提供了一种用于从生物、环境、饮食补充剂或其它生态微生物生物体异质群体样品中的不同微生物菌群中提取核酸的一体化方法。
[0018]在实施例中，本专利技术可以用于通过在益生菌和环境样品中分析相应的核酸来确定微生物的组合物和相对丰度。将DNA纯化并且用于下游以进行核酸分析(尤其是鉴定和相对丰度的宏基因组学分析)。
[0019]在又另一个方面，本专利技术提供了一种用于使用肠道微生物群系的益生菌、益生元或代谢物减少或消除机会性病原体或引起病症的肠道微生物的检测、诊断和/或治疗方法。
[0020]在仍另一个方面，本专利技术提供了表5
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14中列出的菌株以任何组合一起或单独地用于减少引起疾病或病症的微生物的丰度的用途。
[0021]在另一个方面，本专利技术提供了一种方法，所述方法包含：a)测定来自受试者的样品的一个或多个胃肠道靶序列的表达水平；以及b)向所述受试者施用益生菌组合物。
[0022]在另一方面，本专利技术提供了一种系统，所述系统包含：a)探针组，所述探针组包括与一个或多个胃肠道靶序列的至少一部分杂交的多个多核苷酸；以及b)计算机可读介质，所述计算机可读介质对计算机模型或算法进行编码以在来自受试者的样品中分析与探针
杂交的所述靶序列的表达水平和/或表达谱。
[0023]在仍另一方面，本专利技术提供了一种治疗胃肠道生态失调的方法，所述方法包含：a)测定来自受试者的样品的一个或多个胃肠道靶序列的表达水平；以及b)向所述受试者施用益生菌组合物。
[0024]在又另一方面，本专利技术提供了一种益生菌的组合物，其中所述组合物通过测定来自受试者的样品的一个或多个胃肠道靶序列的表达水平来确定，并且其中所述益生菌纠正所述受试者的胃肠道生态失调。
[0025]上述总体说明以及以下详细说明两者都是示例性的且仅是说明性的，并且旨在为如所要求保护的本专利技术提供进一步解释。包含任何附图以提供对本专利技术的进一步的理解，并且所述附图并入本说明书并构成其部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使用肠道微生物群系的益生菌、益生元或代谢物减少或消除机会性病原体或引起病症的肠道微生物的检测、诊断和/或治疗方法。2.根据权利要求1所述的方法，其包括检测肠道微生物并且将所述微生物鉴定为机会性病原体或引起疾病的微生物。3.根据权利要求1所述的方法，其包括检测肠道微生物并且将所述微生物分离。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述微生物来自受试者的样品。5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括向受试者施用经过分离的微生物以减少或消除所述受试者的机会性病原体或引起病症的肠道微生物。6.根据权利要求1所述的方法，其包括通过检测肠道微生物来诊断受试者的疾病或病症。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述疾病或病症选自自闭症谱系障碍、情绪障碍、慢性疲劳、感染、坏死、炎症、自身免疫、出血、体重减轻、代谢障碍、肠易激病症、1型或2型糖尿病、类风湿性关节炎、癌症和心血管病症。8.根据权利要求1所述的方法，其中检测、诊断和/或治疗是针对来自表5或5的疾病或病症的。9.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括向受试者施用经过分离的微生物以治疗疾病或病症。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述疾病或病症选自自闭症谱系障碍、情绪障碍、慢性疲劳、感染、坏死、炎症、自身免疫、出血、体重减轻、代谢障碍、肠易激病症、1型或2型糖尿病、类风湿性关节炎、癌症和心血管病症。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述疾病或病症在表5或6中示出。12.一种菌株的用途，其单独地或以任何组合用于减少受试者的引起疾病或病症的微生物的丰度，所述菌株选自表5到15中所示的菌株。13.根据权利要求12所述的用途，其中所述疾病或病症在表5或6中示出。14.根据权利要求12所述的用途，其中所述菌株是从受试者的肠道分离的。15.根据权利要求12所述的用途，其中所述菌株包括以下中的一种或多种的任何组合：鲍氏梭菌(Clostridium bolteae)、乳酸双歧杆菌(Bifidobacterium lactis)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、长双歧杆菌(Bifidobacterium longum)、两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、加氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri)、唾液乳杆菌(Lactobacillus salivarius)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)、保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus)和/或凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)。16.一种肠道生物群系菌株的益生菌、益生元和/或代谢物的用途，其用于减少受试者的酵母菌属(Blastocystis genus)生物体的丰度，所述酵母菌属生物体引起胃肠道相关病症，包含感染、腹泻和/或生态失调。17.根据权利要求16所述的用途，其中所述酵母菌是人酵母菌(B.hominis)。18.一种益生菌菌株的用途，其用于减少受试者的刚地弓形虫(Toxoplasma gondii)的丰度。19.一种肠道生物群系菌株的益生菌、益生元和/或代谢物的用途，其用于减少受试者
的肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumonia)的丰度。20.根据权利要求19所述的用途，其中所述益生菌包括以下中的一种或多种：凝结芽孢杆菌、印度杆菌(Bacillus indicus)、地衣芽孢杆菌(Bacillus lichenformis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、动物双歧杆菌(Bifidobacterium animalis)、两歧双歧杆菌、短双歧杆菌(Bifidobacterium breve)、凝结双歧杆菌(Bifidobacterium coagilans)、婴儿双歧杆菌(Bifidobacterium infantis)、乳酸双歧杆菌、长双歧杆菌、枯草双歧杆菌(Bifidobacterium subtilis)、屎肠球菌(Enterococcus faecium)、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)、加氏乳杆菌、瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)、乳酸乳杆菌(Lactobacillus lactis)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)、植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌、唾液乳杆菌、鲍氏酵母菌(Saccharomyces boulardii)、嗜热链球菌(Streptococcus thermophiles)、布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)、卷曲乳杆菌(Lactobacillus crispatus)、链状双歧杆菌(Bifidobacterium catenulatum)和假小链双歧杆菌(Bifidobacterium pseudocatenulatum)。21.根据权利要求20所述的用途，其中益生菌生物体是短双歧杆菌。22.一种肠道生物群系菌株的益生菌、益生元和/或代谢物的用途，其用于减少包含艰难梭菌(C.difficile)的机会性病原体的丰度。23.根据权利要求22所述的用途，其中所述益生菌包括以下中的一种或多种：凝结芽孢杆菌、印度杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、动物双歧杆菌、两歧双歧杆菌、短双歧杆菌、凝结双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、乳酸双歧杆菌、长双歧杆菌、枯草双歧杆菌、屎肠球菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、德氏乳杆菌、加氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、唾液乳杆菌、鲍氏酵母菌、嗜热链球菌、布氏乳杆菌、发酵乳杆菌、卷曲乳杆菌、链状双歧杆菌和假小链双歧杆菌。24.根据权利要求23所述的用途，其中所述益生菌是鲍氏酵母菌。25.一种肠道生物群系菌株的益生菌、益生元和/或代谢物的用途，其用于减少候选肠甲烷马赛球菌(Candidatus Methanomassillicoccus intestinalis)的丰度。26.根据权利要求25所述的用途，其中所述益生菌包括以下中的一种或多种：凝结芽孢杆菌、印度杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、动物双歧杆菌、两歧双歧杆菌、短双歧杆菌、凝结双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、乳酸双歧杆菌、长双歧杆菌、枯草双歧杆菌、屎肠球菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、德氏乳杆菌、加氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、唾液乳杆菌、鲍氏酵母菌、嗜热链球菌、布氏乳杆菌、发酵乳杆菌、卷曲乳杆菌、链状双歧杆菌和假小链双歧杆菌。27.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：太阳基因组学公司，
类型：发明
国别省市：