Hoe werkt microbioom analyse?

Bij MyMicroZoo doen we microbioom analyses van de menselijke darm. Maar hoe werkt dat nu precies? In dit artikel een overzicht.

Sinds de uitvinding van de polymerase-ketting reactie (PCR) in 1983 door Kary Mullis (1944-2019), was het mogelijk om korte stukje DNA in kaart te brengen. Met behulp van een enzymatische reactie kon met het kopiëren van een gen van interesse, dat gen worden gevisualiseerd. In de jaren daarna is deze techniek verder ontwikkeld, tot de huidige methode van Next Generation Sequencing, waar MyMicroZoo ook gebruik van maakt. Echter, de eerste stap van de reactie is hetzelfde gebleven.

Aan het einde van de 20e eeuw, werd gevonden dat er specifieke genen gebruikt kunnen worden om verschillende soorten van elkaar te onderscheiden. Voor bacteriën werd gevonden dat het 16S rRNA gen een duidelijk andere uitslag per soort gaf, en gebruikt kon worden als ‘small subunit sequence’ (kleine DNA sequentie) ten behoeve van soorten identificatie. Het 16S rRNA gen maakt onderdeel uit van de vorming van de ribosomale component van de cel (vandaar ‘r’ RNA). De ribosomen zijn verantwoordelijk voor het maken van eiwitten op basis van het DNA. Binnen dit 16S rRNA gen zijn er afzonderlijke regio’s te zien, waaronder de hypervariabele V3-V4 regio (zie plaatje). Door de sterke afwijking in DNA sequentie binnen deze regio per bacteriesoort, wordt dit stukje DNA gebruikt om bacteriën te identificeren. Voor schimmels en virussen worden andere stukjes DNA gebruikt.  

Door middel van Next Generation Sequencing kunnen alle verschillende 16S rRNA genen die zich in een microbioom-monster bevinden, worden opgepakt. Hiertoe wordt eerst al het DNA uit het monster geïsoleerd, en worden de 16S rRNA genen meerdere malen gekopieerd middels de PCR reactie. De uitkomst van deze reactie wordt in de Next Generation Sequencing machine, de Illumina MiSeq®, afgelezen, en wordt vervolgens in de computer met behulp van bioinformatica verwerkt naar de MyMicroZoo rapportage.

In de Excel versie van uw rapportage ziet u een getalwaarde staan achter elke bacterie. Dit is precies het aantal maal dat het 16S rRNA gen van die specifieke bacteriesoort is gevonden!
V3-V4 16S regio MyMicroZoo