QIAamp DNA Microbiome Kit

用于从混合样本中分离细菌微生物组DNA

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QIAamp DNA Microbiome Kit (50)

Cat. No. / ID: 51704

For 50 DNA preps: 50 QIAamp UCP Mini Columns, 50 Pathogen Lysis Tubes L, buffers, reagents, Collection Tubes (2 ml)

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QIAamp DNA & Microbiome Kit

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QIAamp DNA Microbiome Kit 旨在用于分子生物学应用。该产品不能用于疾病诊断、预防和治疗。

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特点

可从拭子和体液中分离细菌DNA
能有效去除宿主DNA
采用优化的物理和化学方法裂解细胞
采用超洁净生产工艺，可最大限度降低污染风险

产品详情

QIAamp DNA Microbiome Kit适用于从拭子和体液中纯化和富集细菌微生物组DNA。在纯化过程中，该试剂盒能高效去除宿主DNA，最大程度全面覆盖细菌DNA位点，适用于进行基于16S rDNA的高灵敏度微生物组分析及宏基因组鸟枪法测序研究。

绩效

高效去除宿主DNA，适用于深度微生物组学分析

拭子和体液样品中包含来自宿主人体或动物细胞、以及微生物细胞的DNA。在宏基因组学研究中，人们通常针对总DNA进行分离和分析。不过，人体或动物宿主的DNA含量远超过微生物DNA，非常妨碍微生物组学分析。实际上，在人类微生物组计划（Human Microbiome Project）针对不同样品类型进行的全宏基因组鸟枪法测序研究中，其中的一项核心发现就是多达99%的测序读段对应于人类基因组，因此至多只有1%的读段具有微生物属性(1)。相对于16S rDNA测序法，宏基因组鸟枪法测序能够为微生物组学研究提供更有价值的信息，例如是否存在致病因子、抗药性或代谢网络等。因此，实现微生物读段覆盖度的最大化，能够显著提升分析能力。

在测序实验中，去除宿主DNA能够增加微生物读段的覆盖度。QIAamp DNA Microbiome Kit能够通过差异性裂解宿主细胞以及后续的酶消化，高效地去除宿主DNA。之后，通过物理和化学裂解法高效裂解完整的细胞，再使用经验证的QIAamp buffer体系和经超洁净生产工艺生产的QIAamp UCP纯化柱对这些细胞所释放出的细菌DNA进行纯化。

在宏基因组鸟枪法测序实验中实现更高的细菌DNA检测分辨率

在宏基因组鸟枪法测序实验中，宿主基因组Reads比例较高，使得即便拥有精密的生物信息学工具，建立微生物数据库，也十分耗时费力。通过去除样品中的宿主DNA，QIAamp DNA Microbiome Kit能够为宏基因组鸟枪法测序研究提供富集的细菌DNA。我们选用QIAamp DNA Microbiome Kit或其他两个供应商的同类试剂盒，以人类口腔拭子制备样品，再将分离得到的DNA进行宏基因组鸟枪法测序实验，之后对Reads进行比较。使用QIAamp DNA Microbiome Kit制备的样品测序结果仅含有少于5%的人源reads，显著低于未包含宿主DNA去除步骤的另一试剂盒（人源Reads超过90%），同时也低于包含该去除步骤的另一试剂盒（35%的人源Reads）。在第二项实验当中，我们向样品中掺入了已知的细菌培养物。相比另一无宿主DNA去除步骤的解决方案，该试剂盒处理的样品中所含的细菌DNA得到了更高精度的还原。

实现16S rDNA测序应用的更高效扩增

16S rDNA测序法通常被用来确定微生物群落的相对组成。相比其他3种纯化试剂盒，QIAamp DNA Microbiome Kit能够以最高的效率扩增来源于口腔拭子的纯化DNA的V4区域。针对两个样品使用QIAamp DNA Microbiome Kit进行DNA纯化而得到的V4区域扩增片段的测序结果，也揭示了预期的人类口腔微生物组的代表性细菌组成。

优化的细胞裂解步骤，最大限度降低样品制备的人为偏差

微生物细胞壁形态差异导致其对不同裂解方法存在易感性差异。例如，细菌具有厚厚的细胞壁，其中含有丰富的脂类和多糖，因此通过酶消化制备的样品很可能缺乏代表性。其结果就是，任何一种裂解方法都可能带来样品代表性及微生物组相对成分的偏差。QIAamp DNA Microbiome Kit采用了化学和物理联合裂解法，能够最大限度控制样品制备过程中引入的偏差。此外，QIAamp DNA Microbiome Kit中所提供的Ultra Clean Production（UCP，超洁净生产）纯化柱最大限度控制污染风险。

为了检验样品制备的偏差，我们建立了含有6种不同细菌组分、已知群落生成单位（colony forming unit，CFU）数量的微生物组模型培养物。通过QIAamp DNA Microbiome Kit或替代试剂盒进行模型微生物组的样品制备，以便进行后续的测序分析。相比其他方法，使用QIAamp DNA Microbiome Kit制备的样品显示出了模式微生物组组成的最佳整体还原能力。

原理

QIAamp DNA Microbiome Kit是进行微生物组分析的专用样品制备解决方案，这是因为它能在有效清除宿主DNA的同时，最大限度控制混合样品中细菌群落的组分检测偏差。其结果就是能够获得具有更高覆盖度的细菌DNA富集产物。这一优点得益于该试剂盒的诸多特征。首先，QIAamp DNA Microbiome Kit使用了Ultra Clean Production（UCP）纯化柱，后者采用了专利的净化流程，可降低样品污染的风险。其次，QIAamp DNA Microbiome Kit的实验方案专为在细菌细胞裂解之前进行宿主DNA的酶促清除操作而设计。第三，QIAamp DNA Microbiome Kit使用了优化的物理和化学联合裂解法，能够降低由于细菌细胞壁对裂解步骤的不同易感性所导致的偏差。

程序

QIAamp DNA Microbiome Kit使用了成熟的QIAamp离心柱纯化技术，并拥有专为均匀富集样品中的细菌微生物组DNA而设计的改良实验方案。首先，宿主细胞被温和地裂解，而细菌细胞则不会受到影响。这一步骤所释放出的宿主DNA随后被酶促降解。之后，则通过一种优化的物理和化学联合裂解法实施细菌细胞裂解，而我们精心设计的缓冲液化学成分则可提升所释放DNA与硅胶膜的结合能力。最后，在洗去不需要的成分之后，从柱体上洗脱下细菌微生物组DNA。

应用

QIAamp DNA Microbiome Kit能够从混合样品中纯化和富集细菌微生物组DNA，适用于以下敏感的下游应用：

全基因组测序分析
基于16S rDNA的高灵敏度微生物组分析
宏基因组鸟枪法测序研究

辅助数据和图表

Effective host DNA removal enhances whole metagenome shotgun sequencing results.

DNA isolated from buccal swabs using the QIAamp DNA Microbiome Kit or solutions from alternative suppliers was analyzed by whole metagenome shotgun sequencing on the Illumina MiSeq platform. [A] The percentage of human-derived reads was quantified and compared between the QIAamp DNA Microbiome Kit and alternative solutions with (Supplier B) and without (Supplier A) host DNA depletion protocols. Without host DNA removal, over 90% of reads mapped to the human genome. Compared to the kit from Supplier B, the effective removal of host DNA afforded by the QIAamp DNA Microbiome Kit resulted in over 90% reads for microbiome analysis. [B] To monitor recovery of bacterial species, buccal swab samples were spiked with an artificial sample of 6 bacterial species. Again, the effective host DNA removal achieved with the QIAamp DNA Microbiome Kit increases the coverage of bacterial species compared to a solution that affords no host DNA depletion (Supplier C).