[发明专利]检测样本中毛螺菌科菌种的探针组合、基因芯片和试剂盒

说明书

本发明公开了检测样本中毛螺菌科菌种的探针组合、芯片、试剂盒和方法，属于基因检测技术领域。所述8种毛螺菌科菌种分别为Agathobacter rectalis，Anaerobutyricum soehngeni，Bariatricus massiliensis，Blautia hansenii，Coprococcus eutactus，Enterocloster citroniae，Fusicatenibacter saccharivorans和Stomatobaculum longum，所述探针组合包括SEQ ID No.1～80所示的探针。本发明能够提供目前已知的8种关键的毛螺菌科菌种的快速检测方法，能够解决现有方法菌种检测灵敏度低，高通量测序检测技术成本高，周期长，操作步骤繁琐等问题。

技术领域

本发明属于基因检测技术领域，具体地，涉及检测样本中毛螺菌科菌种的探针组合、基因芯片和试剂盒。

背景技术

毛螺菌科(Lachnospiraceae)细菌是人肠道中普遍存在的高丰度共生菌，约占人体肠道全部菌种丰度的10％～35％，该类群菌种广泛参与多种碳水化合物的代谢，并可以通过产生丁酸等短链脂肪酸、参与胆汁酸代谢、调控粘膜免疫应答、抵抗肠道内病原体定植等方式影响宿主健康，对毛螺菌科菌种在肠道中的丰度和多样性进行定性和定量的鉴定有助于研究者深入解析肠道菌群的功能。近年来，有大量人群队列研究表明肠道中毛螺菌科丰度与溃疡性肠病、帕金森病、以及脂肪肝、肥胖等代谢类疾病发病具有显著负相关性；然而，还有研究揭示了毛螺菌科的丰度与如系统性红斑狼疮和艾滋病等免疫疾病的发生发展具有正相关，其产生的对甲酚和吲哚等代谢产物也具有潜在的细胞毒性。这表明毛螺菌科在不同人群中丰度的变化对于宿主的健康和疾病具有截然相反的生理学意义。因此，毛螺菌科下的不同菌种对人类健康的影响是不同的，该类群的不同菌种有望作为潜在的疾病诊断生物标记物或者作为疾病预后判断的辅助指标被广泛应用。

传统的细菌鉴定主要通过培养，分离，显微观察，生理和形态学的判断，不仅操作过程较为繁琐，也过多依赖于工作人员的专业技术和经验知识。而且，对于一些不可培养的细菌则可能无法做到分离和鉴定。目前，对细菌的物种鉴定主要依托于分子生物学鉴定，通过物种特有的DNA片段对物种进行同一认定。比如，常用的16S rRNA测序，16S rRNA基因是原核生物核糖体中30S亚基的组成部分，该区段序列在细菌种普遍存在且在遗传进化上具有高度的保守性，常用作细菌物种鉴定的标记基因。但是，依据原核生物16S rRNA基因的保守性特点，并不能对所有细菌鉴定到种水平，而菌种水平的鉴定更为困难。基于酶联免疫吸附检测(Enzyme Linked Immunosorbent Assay，ELISA)的方法能够实现细菌菌种水平的鉴定，具有较高的灵敏度，常用于病原诊断。但是，该方法依赖于高度特异性的菌种抗体和其识别的特异性蛋白，可供应用的菌种范围十分有限，尤其是针对毛螺菌科菌种的较少。

基因芯片技术是将已知的物种特异性核酸序列(又称为探针)以微阵列(microarray)的形式排布在芯片载体上，通过与样本中目标菌种的核酸序列特异性杂交释放荧光信号，根据信号的强度判断物种的存在及其相对丰度。基因芯片技术与宏基因组测序或16S rRNA基因测序相比，其避免了因测序深度有限导致的随机采样误差和易受污染物干扰的影响，并且通过检测信号的高灵敏度能够发现丰度较低的物种，可以准确地描述环境样本中目标物种的存在和组成。运用基因芯片技术也可以实现对微生物的高通量检测，根据目标菌种特异性探针的数量和芯片承载探针的规格，一张芯片通常可以完成近千种细菌菌种的检测。同时，基因芯片技术不依赖于测序，在操作程序和分析周期上也有着巨大的优势，是一种快速灵敏的目标序列检测方法，在微生物物种检测，尤其是人类相关的病原检测方面得到了广泛的应用。然而，目前不尚缺少检测芯片能够检测人类肠道毛螺菌科菌种，特别是一些对人类肠道健康影响密切相关的菌种。

发明内容

本发明旨在针对毛螺菌科不同菌种设计特异性检测芯片，通过探针检测肠道内毛螺菌科目标菌种在种水平的多样性及其相对丰度，反映肠道毛螺菌科目标菌种的结构和组成，辅助判断肠道环境的短链脂肪酸合成，胆汁代谢，病原抗性等相关能力。为了达到该目的，本发明采用以下技术方案：