[發明專利]一種環境樣本中抗生素抗性基因的高通量檢測方法和系統

在審

• 申請號: 202111282530.6
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN113943787A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 韓毛振;張雁;汪棟;羅學才
• 申請（專利權）人: 安徽醫科大學
• 主分類號: C12Q1/6869
• 分類號: C12Q1/6869;G16B30/00;G16B50/00
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發明實施例公開了一種環境樣本中抗生素抗性基因的高通量檢測方法和系統，對環境樣本的宏基因組DNA進行提取和測序建庫，獲得宏基因組數據；對所述宏基因組數據進行質量控制，后進行拼接，獲得拼接序列；將所述拼接序列進行基因預測和蛋白質翻譯，獲取具有完整序列的基因；對具有完整序列的所述基因進行抗生素抗性基因的預測和篩選，獲得第一抗生素抗性基因，并對其來源進行預測，并提取出未檢測到來源的第二抗生素抗性基因的序列并對其蛋白質序列進行提取和來源檢測；對所述來源信息進行分類地位解析，獲得所述環境樣本中抗生素抗性基因的組成。該方法能實現對環境樣本抗生素抗性基因的全面檢測和分析，從而對環境樣本進行有效的檢測。

技術領域

本發明實施例涉及微生物組學和生物信息學技術領域，特別涉及一種環境樣本中抗生素抗性基因的高通量檢測方法和系統。

背景技術

抗生素是一類強效藥物，其不僅廣泛用于由病原微生物所引起的人和動物疾病治療中，而且在農業養殖和漁業生產中也可作為生長促進劑。近年來，隨著抗生素的過度使用，抗生素濫用問題受到越來越多的人的關注。據統計顯示：在我國使用抗生素進行治療的病人中，其中有1/3以上的其實根本就不需要使用抗生素進行治療，同時每年有8萬多人死于抗生素濫用。這些用于人體治療和動植物養殖業中的抗生素，會隨著各種途徑進入到環境中，包括水體、底泥土壤、空氣、污泥和污水等。一方面，這些抗生素會造成這些環境的污染；另一方面，也會造成環境中的微生物加速出現這些抗生素的耐藥基因(即抗生素抗性基因)。這些基因的存在會使得微生物具有抗抗生素的能力，從而使得抗生素的作用丟失，致使在臨床上治療的難度。由于抗生素抗性基因的存在對人類的健康產生威脅，所以抗生素抗性基因已經成為21世紀最為嚴重的一個問題(Chen et al.2016)。

目前，對于環境樣本中抗生素抗性基因的檢測方法使用的方法大多數都是基于傳統的分子生物學的方法(包括PCR和qPCR)或者高通量的實時熒光定量核酸擴增(high-throughput qPCR)(Brunel et al.2019；Sui et al.2016；Waseem et al.2019)，這些方法在檢測時只有幾個到十幾個靶向抗生素抗性基因被檢測到。實際上，抗生素抗性基因存在于微生物的細胞中，因此微生物群落中的研究方法(即微生物組學)就能夠適用于環境樣本的微生物中抗生素抗性基因的研究中。微生物組學的研究是指研究對象為微生物生態群體(亦即微生物群落)的研究。在微生物組學的研究中，高通量測序技術其實研究的重要手段之一，通過高通量測序可以獲得微生物群落中的大量的基因遺傳信息，從而能夠對這些基因信息進行鑒定，得出我們多感興趣的基因，這就包括抗生素抗性基因。但是目前對于基于高通量測序的環境樣本抗生素抗性基因的檢測方法還沒有建立。

建立環境樣本中抗性基因高通量檢測的方法是對環境樣本中抗生素抗性基因的檢測的前提，從而能夠全面了解環境樣本中抗生素抗性基因的種類和分布情況，對這些抗生素抗性基因的來源分析是對抗生素抗性基因傳播方式研究的基礎，對抗生素抗性基因與微生物群落結構和環境樣本理化因素的關聯研究可以為環境樣本中抗生素抗性基因的治理提供依據，因此環境樣本中抗生素抗性基因的檢測方法是亟需建立的。

現有技術中存在檢測速度慢，通量低，不能全面的對樣本中的抗生素抗性基因進行有效的識別和鑒定的缺點，如何提供一種環境樣本中抗生素抗性基因的高通量檢測方法和系統以解決上述技術問題迫在眉睫。

發明內容

本發明實施例目的是提供一種環境樣本中抗生素抗性基因的高通量檢測方法和系統，檢測速度快，通量高，可以獲取樣本中較為全面的抗生素抗性基因數據。

在本發明的第一方面，本發明實施例提供了一種環境樣本中抗生素抗性基因的高通量檢測方法，所述方法包括：

對環境樣本的宏基因組DNA進行提取和測序建庫，獲得宏基因組數據；

對所述宏基因組數據進行質量控制，獲得高質量宏基因組數據；

將所述高質量宏基因組數據進行拼接，獲得拼接序列；