Метагеномика

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Метагено́мика — раздел молекулярной генетики, в котором анализируются материалы, полученные из некультивированных образцов в результате изучения генов и генома живых организмов.

«Метагеномика» — раздел молекулярной генетики, изучающий «метагеном» — генетический материал, получаемый напрямую из образцов среды. Так же эта область знаний называется «геномика окружающей среды» или «эко геномика». Традиционное секвенирование геномов полагается на культивируемые клоны культур, в то время как Метагеномика работает с набором всех ДНК находящихся в среде. Основным отличием при использовании метагеномного подхода является учет некультивируемых (англ. VBNC) микроорганизмов наряду с культивируемыми. Широкое развитие метагеномики в последнее время обусловленно распространением методов секвенирования нового поколения.

История[править | править исходный текст]

Происхождение термина[править | править исходный текст]

Термин метагеномика был впервые использован в 1998 году.[1] Термин метагеном подразумевал возможность использовать набор генов найденных в образцах среды как геном одного организма для воссоздания функциональных свойств некой среды, уподобляя ее единому организму. Лавинообразный интерес к генетике окружающей среды в следующие несколько лет привел к использованию этого термина при описании любого акта секвенирования образцов окружающей среды.

История проектов[править | править исходный текст]

Несколько проектов метагеномики человека находятся на разных стадиях выполнения или уже завершены, в том числе анализ микрофлоры кожи и кишечника[2]. Получение полной бактериальной картины организма требует затраты огромных усилий, что обусловлено огромным видовым разнообразием микроорганизмов.

В 2007—2008 годах был запущен глобальный проект, получившего название «Микробиом человека (англ.)русск.». В 2011 году были представлены некоторые результаты[3][4]

Русский метагеном[править | править исходный текст]

С 2010 года масштабное исследование метагенома человека наметилось и в России. Консорциум ведущих Российских институтов в области гастроэнтерологии и молекулярной биологии в качестве инициативного проекта начал проводить первые эксперименты по широкомасштабному секвенированию образцов ДНК из кишечника человека[5].

Сферы метагеномики[править | править исходный текст]

Методы метагеномики применяются для проведения анализа генома микробных популяций. На сегодняшний день можно выделить две области:

  • Метагеномика окружающей среды — изучающая метагеномы биогеоцинозов — озер, морей, болот, почвы и прочее. Здесь основной интерес ученых лежит в исследовании синергии действия множества микроорганизмов для получения конкретных результатов, напр. очистка воды или утилизация отходов.
  • Метагеномика организма человека — сравнение бактериальных сообществ организмов людей разного возраста, происхождения и состояния здоровья позволит установить, каким образом микроорганизмы предотвращают или повышают риск развития определенных заболеваний, а также возможные методы управления этими механизмами.

Метагеном человека[править | править исходный текст]

Специалисты до сих пор не пришли к единому мнению о конечных целях этого проекта. Существуют предложения детального исследования геномов преобладающих бактерий, другое направление — анализирование вариаций бактериальных сообществ.

Основные центры, которые уже получили финансирование на секвенирование геномов микроорганизмов кишечника, пригодных к культивированию в лабораторных условиях — это университет Бэйлора (г. Уэйко, штат Техас), Broad Institute (объединенный институт, в состав которого входят Массачусетский технологический институт, Гарвардский университет и институт Уайтхеда) и университет Вашингтона (г. Сент-Луис, штат Миссури).

Следует отметить, что стоимость секвенирования генома человека за последние три года уменьшилась почти в 100 раз и продолжает быстро снижаться. Совершенствование NNG технологий секвенирования ДНК в ближайшем будущем приведет к преодолению очередного ценового рубежа (1000$ за геном) и вызовет кардинальные перемены во многих областях биологии и медицинской генетики, что приведет к персонализации медицины. Технологический бум в данной области молекулярной генетики позволяет предположить, что постепенно метагеномика заменит ПЦР-диагностику.

В 2011 году в Росcии также был объявлен грант на исследования в области Метагеномики[6].

См. также[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Handelsman, J; Rondon MR, Brady SF, Clardy J, Goodman RM (1998). «Molecular biological access to the chemistry of unknown soil microbes: a new frontier for natural products». Chemistry & Biology 5: 245–249. DOI:10.1016/S1074-5521(98)90108-9..
  2. MetaHIT — перепись населения в желудочно-кишечном тракте — Deutsche Welle, 02.10.2009
  3. Консорциум Микробиом человека опубликовал результаты многолетней работы (14 июня 2012). Проверено 5 декабря 2013.
  4. Смита Мундасад. Ученые составили карту микробов в организме человека, Би-би-си (14 июня 2012). Проверено 5 декабря 2013.
  5. Проект русский Метагеном
  6. Лот МОН РФ по метагеномике