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研究人员反对下一代DNA测序中的偏见

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-01-12  浏览次数:8
核心提示:自从科学家在2003年完成绘制整个人类基因组图谱以来,DNA测序领域出现了大量旨在帮助科学家寻找疾病进化和其他生物奥秘的遗传线

自从科学家在2003年完成绘制整个人类基因组图谱以来,DNA测序领域出现了大量旨在帮助科学家寻找疾病进化和其他生物奥秘的遗传线索的新方法和新技术。

正在使用的机器正在变得更小、更快和更便宜。然而,DNA链的切割和重组过程还远远不能证明错误。
当研究大多数细菌都有一个共同的基因,16S rRNA基因时,得到一个精确的图像是一个微妙的过程。
弗吉尼亚联邦大学人文科学学院统计科学与运筹学副教授j·保罗·布鲁克斯博士说:“16岁时,这就像是房间里的大象。”“科学家知道存在精确度问题,但他们不喜欢谈论它。”
布鲁克斯和他的同事们正在讨论这个问题。今年春天,他们在《英国医学委员会微生物学杂志》上发表了一篇文章,这是近年来该杂志上阅读最广泛的文章之一。
“关于宏基因组学的真相:16S rRNA研究中的定量和抵消偏差”描述了一个结合实验和统计来解释和减少DNA分析中的偏差的过程。
布鲁克斯说:“这项技术发展得如此之快,人们没有弄清楚他们刚刚看到的是什么,就会转向下一件事。”“我们只是试图用清晰的眼光看待这些技术。”
布鲁克斯是VCU阴道微生物组协会的成员,这是一个关注女性健康的研究小组。因此,最近的一项关于偏见的研究观察了7种对阴道微生物群落至关重要的细菌菌株,这是环境中微生物群落的另一种说法。这些生物大多具有必要的生物学功能,但也有一些是致病的。
这就是为什么科学家从样本中提取DNA,并对其进行测序,以确定他们是否能够识别可能导致疾病的突变或其他基因活动。研究阴道微生物群中的细菌将有助于研究人员更好地了解早产、性传播疾病和其他女性健康问题。
Brooks和他的公司研究了整个过程:从样本中提取DNA,放大,然后测序和分类。布鲁克斯说,这些步骤都会以不同的方式影响细菌,导致偏见。


例如,在提取过程中,一些细菌比其他细菌更容易产生DNA。
通过扩增,科学家们使用一种被称为聚合酶链反应的过程,这是一种快速、自动化的复制许多DNA片段的方法。人们倾向于做更少的周期来减少产生偏见的几率,但这可能意味着遗漏了一种更罕见的细菌。
在最近的研究中,研究人员使用了含有不同数量细菌的混合样本。我们的目标是让这些混合物通过通常的处理管道,看看出来的和进去的是否匹配。它是具体事实和观察的平衡。
研究人员从输入开始,在这种情况下是给定混合物中细菌的比例。这是事实。利用所观察到的数据,构建统计模型,对测序后的样品中细菌的比例进行预测。
“我们也可以利用这些数据来建立反模型,”David J. Edwards博士说。“也就是说,我们试图走另一条路。换句话说,我们能不能用实际观察到的细菌比例来模拟真相?”
这些模型是基于化学和工艺工业中常用的混合实验建立的,这种混合实验用于确定汽油、油漆甚至葡萄酒的配方。
假设你在烤饼干。你必须把面粉、牛奶、黄油、鸡蛋和巧克力片等不同数量的原料混合在一起。为了找到制作曲奇的最佳配方,你可以用不同比例的这些材料来做一个实验。显然,用100%牛奶做的曲奇饼对我们没有任何帮助。我怀疑三分之一的面粉,三分之一的牛奶和三分之一的黄油也尝起来不好。
这些模型让研究人员基于一个小样本,更好地了解整个群落中存在的细菌,而小样本本身可能会扭曲更大的图景。
布鲁克斯说:“你在样本中观察到的并不总是对实际情况的准确描述。”
在某些情况下,一个样本中50%的细菌和50%的细菌被制造出来。但在新流程中,这一比例分别接近85%和15%。
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