[发明专利]提取粪便样本16s rRNA在婴幼儿肠道微生态成熟度监测的方法

说明书

本发明公开了提取粪便样本16s rRNA在婴幼儿肠道微生态成熟度监测的方法，包括样本收集、16s‑rRNA基因测序、测序数据分析、肠道微生物成熟度及肠道菌龄计算、用户报告推送等过程。首次提出肠道微生物成熟度这一监测指标，肠道微生物成熟度是指婴幼儿肠道微生物与其母亲肠道微生物在构成上的相似性，成熟度越高，认为菌群发育越好，该指标可反应婴幼儿的免疫力水平，本发明经过实验研究和数据分析，在室温环境下，通过检测粪便样本16s rRNA V3‑V4高可变区的方法，实现婴幼儿肠道微生物的评估，其采样便捷、分析速度快、成本低，且评估结果与现有研究一致，使消费级肠道微生物检测成为可能。

技术领域

本发明涉及生物科技技术领域，具体为提取粪便样本16s rRNA在婴幼儿肠道微生态成熟度监测的方法。

背景技术

人类肠道微生物定植在肠道中，其数量超过人体自身细胞的10倍以上，对营养物质代谢、人体自身发育、免疫及疾病的产生等方面都起到极其重要的作用。对婴幼儿肠道微生物的研究发现，早期肠道微生物构成对后期肠道微生物的发育及个人健康至关重要，婴幼儿时期肠道微生物的破坏将导致哮喘、糖尿病、自闭症、哮喘等多种疾病产生。此外多篇研究报道，婴幼儿肠道微生物随着年龄的增长呈现非随机性的转变。通过利用16s rRNA测序技术全面分析人类粪便中肠道微生物样本，发现婴幼儿肠道微生物在0-3岁之间不断成长发育，最终其肠道微生物构成趋向于成人。Fredrik等人利用宏基因组鸟枪法测序技术分析粪便样本，发现与新生儿和4月龄婴儿相比，12月龄婴儿的长的肠道微生物与他们的妈妈更为相像。该研究还发现，不同生产方式（如刨妇产和顺产）和喂养方式（母乳喂养、配方奶粉喂养等）对婴幼儿肠道微生物发育有重要影响。Derrick等人从孕妇及她们4-6周龄婴儿身体的不同部位（肠道、口腔、鼻孔、皮肤和阴道）采集微生物样本，经过分析发现，新生儿不同身体部位的肠道微生物构成呈现很强的同源性。然而6周之后，微生物构成和功能呈现大幅度的扩增和多样性。这一现象表明，从婴儿出生到4到6周之间，婴儿微生物构成将出现发幅度变化，是微生物定植的重要时间段。

目前，肠道微生物检测方法主要有两种：16s rRNA 以及宏基因组。16s rRNA编码基因序列共有9个保守区和9个高可变区，通过对9个高可变区测序分析，可做细菌多样性分析以及代谢通路分析。宏基因组则将样本中所有微小生物的基因全部测序，测序数据经过拼接后，与参考菌群数据库比对并注释，进而进行细菌多样性分析及代谢通路分析。

本发明首次提出肠道微生物成熟度这一监测指标。肠道微生物成熟度是指婴幼儿肠道微生物与其母亲肠道微生物在构成上的相似性。成熟度越高，认为菌群发育越好，该指标可反应婴幼儿的免疫力水平。尽管肠道微生物对婴幼儿健康的影响和复杂疾病的发生已有诸多研究和文献报道，但绝大多数研究仍处在实验室层面，很难形成商业产品的转化。与实验室研究不同，商业产品需要解决用户在家便捷采样、样本稳定保存、缩短运输时间以及测序和数据分析时间及成本。其中，选择合适的肠道微生物检测方式就是挑战之一。虽然宏基因组检测方法可以捕捉到样本中所有可能存在的微生物，但是相比较16s rRNA来说，宏基因组物种注释信息仅在属水平上多于16s rRNA，而16s rRNA可在门、纲、目、科、属水平上获得更多信息。除此之外，宏基因组检测方法测序成本高、测序时间长、计算复杂等均导致该方法很难在商业中应用。

发明内容

本发明的目的在于提供提取粪便样本16s rRNA在婴幼儿肠道微生态成熟度监测的方法，为兼顾成本和检测精度，在室温环境下通过检测16s rRNA V3-V4高可变区域分析婴幼儿肠道菌群构成，计算肠道微生物成熟度，以解决上述背景技术中提出在室温环境下，通过高通量二代测序检测粪便样本中16s rRNA，分析婴幼儿肠道菌群构成，并对肠道微生态成熟度进行持续监测，评估婴幼儿肠道微生物发育状况及身体免疫力情况的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：提取粪便样本16s rRNA在婴幼儿肠道微生态成熟度监测的方法，包括以下步骤：

S1：用户向公司申请项目检测；