DNA-sekvensering av mikroorganismer och mikrobiota

Syfte

DNA är grunden för de flesta mikroorganismers biologi. Därför kan DNA-sekvensering ge mycket information och har många tillämpningar. Sekvenseringstekniker används till exempel för att identifiera källan till en mikrobiologisk kontamination i en produktionsanläggning, undersöka sammansättningen av mikrobiotan i kliniska prover, identifiera infektionsbiomarkörer och vaccinkandidater, eller till att karakterisera förekomsten av resistensgener hos en isolerad bakterie. 

Utöver analys av sjukdomsframkallande och produktförstörande mikroorganismer arbetar vi även med önskvärda mikroorganismer i produkter, industriella processer, mikrobiota eller miljö (till exempel mikroorganismer för livsmedelsproduktion, eller bakterier som bryter ner svårnedbrytbara föreningar). Vi kan till exempel följa utvecklingen på sammansättningen av mikrobiotan under en fermenteringsprocess och under lagring av produkten.

En fördel med att använda sekvenseringsteknik är att det går att få en bild av sammansättningen av det totala mikrobiomet, inte bara de mikroorganismer som går att odla. 

Metod

Vi använder moderna högkapacitets-DNA-sekvenseringsteknologier, inkl. Next-Generation Sequencing (NGS, t.ex. Illumina) samt tredje generationens sekvensering (t.ex. Oxford Nanopore). Efter uppdragsgivarnas behov applicerar, utvecklar och anpassar vi mikrobiologiska metoder från provtagning och extraktion av DNA via sekvensering och databehandling till meningsfulla resultat. Vid behov kan vi komplettera med andra omik-metoder såsom transcriptomics, proteomics, metabolomics, glykomik, lipidomik, metabolomik.

Projektöversikt DNA-sekvensering

1. Prov från produkt/process/kliniska prover/miljö
   Ett representativt prov tas från det som ska undersökas. Vi hanterar rutinmässigt prov från bland annat livsmedel, processer, rena kulturer, kliniska prov, vatten, miljö. Mikroorganismer isoleras, eller befintligt mikrobiellt DNA extraheras direkt, renas och koncentreras och kvaliteten utvärderas.
2. Bibliotekberedning och sekvensering
   Extraherat DNA prepareras för sekvensering (DNA-biblioteksberedning) och placeras i ett sekvenseringsinstrument som läser av DNA-sekvensen, dvs. sekvenseras.
3. Bioinformatik
   Med hjälp av kraftfulla datorer och bioinformatiska program kontrolleras och filtreras därefter den omfattande mängden data som genereras vid sekvenseringen. Vanligen återskapas sedan genomet digitalt utifrån de erhållna DNA-sekvenserna. Därefter jämförs genomet med referensgenom av kända mikroorganismers DNA för att identifiera vilken eller vilka mikroorganismer som förekommer i provet. Identifiering görs även av specifika gener associerade med till exempel antibiotikaresistens, virulens eller andra intressanta egenskaper. Jämförande studier kan utföras, med data som genereras internt eller offentliga data från databaser såsom European Nucleotide Archive eller GenBank.
4. Analys och tolkning
   Ett team av forskare arbetar tillsammans för att tolka innebörden av de mikroorganismer och gener som identifierades i provet. I detalj studeras effekten av de varianter, det vill säga avvikelser från referensgenom, som förkommer. Teamet använder olika program och resurser beroende på den specifika frågeställningen som ska besvaras, så som genetiska databaser, egen forskning och litteratur. Skräddarsydda analyser och scripts kan designas och skapas för att möta kundens eller projektets behov.
5. Resultat
   En rapport som beskriver fynden av DNA-sekvenseringen och utförda analyser produceras. Vid behov genomförs även en muntlig resultatpresentation för att underlätta beslutsfattande.

Leverans

Resultaten sammanfattas i en rapport och presenteras muntligt för kunden.