Toplantı Rezervasyonu

Metagenomik Sekanslama

Metagenomik Sekanslama

Metagenomik Sekanslama

Metagenomik sekanslama, bir çevresel örnekte bulunan tüm mikroorganizmaların genetik materyalini kültüre almaya gerek kalmadan analiz etmeye imkân tanır. Bu yöntem, doğal ekosistemlerden insan mikrobiyotasına kadar çok çeşitli ortamlardaki mikroorganizma topluluklarının yapısını ve potansiyel fonksiyonlarını ortaya çıkarmak için kullanılır.

Bu yaklaşımla bakteriler, arkeler, mantarlar ve protistler dahil olmak üzere tüm mikrobiyal topluluklar aynı anda analiz edilebilir. Kullanılan yöntem ve hedef bölgeye göre taksonomik düzey, çözünürlük ve analiz kapsamı değişiklik gösterir. En yaygın kullanılan üç ana yaklaşım; 16S/18S/ITS amplicon sekanslama, full-length varyantları ve shotgun metagenomik sekanslamadır.

Red cells and DNA strain over macro coronavirus covid19 cells

Metagenomik analizler; bağırsak mikrobiyotası çalışmaları, toprak ve su mikrobiyolojisi, fermantasyon süreçleri, hayvan sağlığı ve beslenmesi, gıda mikrobiyolojisi ve endüstriyel biyoteknoloji gibi birçok alanda kullanılabilir. LetgenPro, analiz hedefinize uygun yöntem seçimi ve doğru platform optimizasyonu ile çalışır. Analiz çıktıları, taksonomik dağılımın yanı sıra fonksiyonel potansiyelin yorumlanmasıyla desteklenir.

16S/18S/ITS Sekanslama

16S rRNA (bakteri ve arkeler), 18S rRNA (ökaryot mikroorganizmalar) ve ITS bölgeleri (özellikle mantarlar), mikrobiyal toplulukların tanımlanmasında yaygın olarak kullanılan evrimsel olarak korunmuş genetik bölgeleridir. LetgenPro’nun sunduğu bu analiz hizmeti, Illumina tabanlı kısa okuma sekanslama platformu kullanılarak gerçekleştirilir. Bu platform, yüksek hassasiyet, düşük hata oranı ve geniş örnekleme kapasitesi ile çevresel, biyomedikal ve endüstriyel mikrobiyoloji projeleri için ideal bir çözümdür.

Bu yöntem, mikrobiyal çeşitliliğin taksonomik düzeyde (genellikle filum, sınıf, cins ve bazı durumlarda tür düzeyinde) incelenmesine olanak tanır. Özellikle kültüre alınamayan mikroorganizmaların araştırıldığı durumlarda, topluluğun yapısı hakkında hızlı ve ekonomik bilgi sağlar. Alfa ve beta çeşitlilik analizleriyle toplulukların içsel çeşitliliği ve birbirleriyle olan benzerlikleri sayısal olarak karşılaştırılabilir.

Ancak bu analiz yalnızca mikroorganizmaların hangi gruplara ait olduğunu gösterebilir; topluluktaki türlerin hangi genleri taşıdığı ya da ne tür biyolojik işlevlere sahip oldukları hakkında doğrudan bilgi vermez. Bu nedenle 16S/18S/ITS sekanslama, topluluk yapısını anlamak için etkili bir yöntemken, metabolik kapasiteyi veya fonksiyonel profili değerlendirmek için yeterli değildir.

LetgenPro, bu analizlerde örnek tipine en uygun hedef bölge (örneğin bakteriler için V3–V4, V4-V5 veya V5-V7 gibi) ve primer seçimini dikkatle planlar. Biyoinformatik analiz süreci; sekans filtreleme, amplicon birimlerinin oluşturulması (ASV/OTU), taksonomik sınıflandırma, çeşitlilik metrikleri ve görsel raporlamayı kapsar. Özellikle çevresel izleme, probiyotik araştırmaları, gıda kontaminasyonu taramaları ve mikrobiyota karşılaştırmaları gibi projelerde yoğun olarak kullanılmaktadır.

Full-Length 16S/18S/ITS Sekanslama

Amplicon sekanslama ile mikrobiyal toplulukların tanımlanmasında en yaygın kullanılan gen bölgeleri 16S rRNA (bakteri/archea), 18S rRNA (ökaryot) ve ITS (mantarlar) bölgeleridir. Klasik yaklaşımlarda bu genlerin yalnızca hiper değişken birkaç bölgesi sekanslanır; bu da özellikle yakın akraba türler arasında taksonomik çözünürlüğü sınırlı hale getirir. Tür düzeyine inmek ya da güvenilir filogenetik analizler yapmak genellikle mümkün olmaz.

LetgenPro’nun sunduğu Full-Length 16S/18S/ITS sekanslama hizmeti, bu sınırlamaları aşmak için ilgili genin tamamını diziler. Bu analiz, kısa okuma teknolojileri yerine PacBio SMRT (Single Molecule, Real-Time) long-read platformu ile gerçekleştirilir. PacBio, tüm gen boyunu tek okuma içerisinde yüksek doğrulukla dizileyebilir; bu da hem taksonomik ayrım gücünü artırır, hem de daha doğru filogenetik ağaçlar oluşturulmasına olanak tanır.

Illumina gibi kısa okuma sistemleri, genin yalnızca V3–V4 gibi kısıtlı bölgelerini kapsar ve ardından bu parçaların birleştirilmesi gerekir. Bu yöntem hızlı ve ucuz olsa da, özellikle karmaşık mikrobiyal topluluklarda yanlış sınıflandırma riski, düşük tür düzeyi ayrımı ve filogenetik kaymalar gibi sorunlara yol açabilir. PacBio ile ise genin tamamı kesintisiz olarak elde edilir ve doğal varyasyonlar net biçimde tanımlanabilir.

Bu yöntem; bağırsak, toprak, fermente ürünler, deniz örnekleri gibi çok çeşitli kaynaklardan alınan kompleks mikrobiyal toplulukların analizinde tercih edilir. Özellikle kültüre alınamayan mikroorganizmalarla çalışılan projelerde ya da referans veritabanlarının zayıf olduğu durumlarda büyük avantaj sağlar.

LetgenPro, PacBio tabanlı full-length analiz sürecini örnek hazırlığından başlayarak, kalite kontrollü veri üretimi ve kapsamlı biyoinformatik yorumlamaya kadar uçtan uca destekle sunar. Çıktılar; tür düzeyinde güvenilir taksonomik sınıflandırma, filogenetik ağaç yapıları ve çeşitlilik analizlerini kapsar.

Shotgun Metagenomik Sekanslama

Shotgun metagenomik sekanslama, bir örnekteki tüm mikrobiyal DNA’nın rastgele parçalara ayrılarak dizilenmesine dayanan, hedefe bağlı olmayan bir yaklaşımdır. Bu yönüyle 16S/18S/ITS sekanslamadan farklı olarak sadece belirli bir gen bölgesini değil, örnekteki bütün mikrobiyal genomları kapsamayı hedefler. Bu sayede hem taksonomik profilleme, hem de fonksiyonel analiz aynı veriden elde edilebilir.

Shotgun yaklaşımı; bakteri, archaea, mantar, virüs gibi tüm mikrobiyal grupların birlikte analiz edilmesini sağlar. Tür ve suş düzeyinde tanımlamalar yapılabilir. Bununla birlikte, elde edilen veriden metabolik yollar, antibiyotik direnç genleri, virulans faktörleri, karbon/azot/fosfor döngüsüyle ilişkili genler, mobil genetik elementler ve daha fazlası analiz edilebilir.

Bu yöntem, özellikle şu alanlarda tercih edilir:

  • Bağırsak mikrobiyotası çalışmaları (dysbiosis analizi, enterotip tanımlama, fonksiyonel karşılaştırmalar)
  • Toprak ve deniz mikrobiyolojisi (biyolojik çeşitlilik, çevresel adaptasyon, biyojeokimyasal döngülerin takibi)
  • Gıda mikrobiyolojisi (fermentasyon süreçlerinin izlenmesi, mikrobiyal güvenlik)
  • Hayvan ve bitki mikrobiyotası (konak–mikrobiyota etkileşimleri)
  • Antibiyotik direnç gen taramaları, patogenite profili çıkarımı ve metagenomik biyobelirteç araştırmaları

Shotgun metagenomik analizlerin güvenilirliği, yalnızca dizileme teknolojisine değil; aynı zamanda örnek hazırlama kalitesine, host DNA oranına, okuma derinliğine ve analiz sürecine bağlıdır. LetgenPro, bu projelerde numune tipine özel DNA izolasyon stratejileri, uygun kütüphane hazırlık protokolleri ve yeterli veri derinliğini sağlayarak güvenilir bir analiz zemini oluşturur. Biyoinformatik analiz aşamasında taksonomik sınıflandırmanın yanı sıra fonksiyonel anotasyon (KEGG, eggNOG, COG), gen zenginleştirme, suş düzeyinde karşılaştırmalar, core mikroorganizma ve fonksiyonel profil belirleme, çoklu örnek karşılaştırmalı analizler gibi çıktılar sağlanır.