Undersøkelse av mor-barn assosiasjon av tarmbakterier ved bruk av redusert metagenomisk sekvensering (RMS)

Abstract

En stor utfordring med undersøkelse av mor-barn assosierte tarmbakterier er at det kreves analysemetoder av høy oppløselighet som er i stand til å spore bakterier på arts- og stammenivå, og som samtidig er billige og effektive. Ved 16S rRNA gensekvensering studeres konserverte områder av bakteriene som er tilstede i prøven, noe som vanskeliggjør sporing av bakterier på arts- og stammenivå. Helgenom-shotgun sekvensering, derimot, benytter en mye større andel av genomet og er derfor altfor kompleks og dyr. En nyutviklet høyoppløselig analysemetode, Redusert Metagenomisk Sekvensering (RMS), som har kapasitet til sporing av bakterier på arts- og stammenivå, ble derfor benyttet i denne studien. Hovedmålet med denne studien var dermed å undersøke mor-barn assosiasjon av tarmbakterier, samt tarmbakterier assosiert med alder, ved bruk av RMS for sporing av bakteriearter. Materialet som har blitt undersøkt er genomisk DNA fra avføringsprøver fra 100 mor-barn par knyttet til PreventADALL-studien. Avføringsprøvene ble samlet fra mor i 18 ukers svangerskap og deres barn i ulike alderskategorier (nyfødt/mekonium, tre måneder, seks måneder og tolv måneder). For å evaluere kvaliteten til RMS-metoden i detektering av kjente bakteriearter, ble det gjennomført ytterligere analyser av genomisk DNA fra Mock-samfunn. RMS-biblioteket ble fremstilt til sekvensering på Illumina MiSeq for å sikre tilstrekkelig kvalitet av RMS-biblioteket før ytterligere dypere sekvensering på Illumina HiSeq 3000. Totalt ble 543 prøver analysert. Resultatene viste at Proteobacteria og Actinobacteria dominerer tarmmikrobiota signifikant i ung alder (p<0,05), til forskjell fra Firmicutes som signifikant dominerer i høy alder (p<0,05). Det ble observert en jevn relativ mengde av Bacteroides blant spedbarn i ulike alderskategorier, inkludert nyfødt/mekonium, noe som indikerer at Bacteroides stabilt koloniserer spedbarnets tarm. Bacteroides var også rikelig tilstede hos mødre, noe som tyder på at bakterien er mor-barn assosiert. Tilstedeværelsen av artene i mekonium indikerer at mødrene er en potensiell kilde til den tidlige koloniseringen av spedbarnets tarm. Imidlertid trengs det ytterligere analyser på stammenivå for å bekrefte at mor-barn assosierte tarmbakterier også er tilknyttet direkte mor-barn overføringer av tarmbakterier.