臨床微生物樣本收集注意事項

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臨床微生物樣本收集的注意事項

引言

人體各個部位和生態區位的微生物生態之間各不相同，對這些不同環境的微生物研究，通常需要多個不同的樣本收集和保存方法。

本文字數：1563字

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樣本收集方式最初只是簡單的生物物理條件限制 —— 皮膚或口腔樣本可以用拭子刮取，然而唾液或口腔樣本就可以直接操作，糞便樣本經常要均勻混合再取其中一小部分。

取樣方法的另一個主要推動力就是生物數量，因為人體不同部位的細菌數量差別巨大，皮膚上的細菌有10^11個，結腸中的細菌有10^14個。因此，總核酸（DNA/RNA）量和宿主來源的核酸所佔的比例在數量上也有很大的變化。

因此圍繞取樣的第一個實驗設計注意事項就包括取材的便利性、人類（或其他「污染」）核酸的程度，以及生物數量。

每個人類微生物樣本中都會包含一部分人類DNA

在極端情況下，糞便樣本非常適合宏基因組和宏轉錄組研究。因為糞便樣本很少受到生物數量的限制，並且容易得到大量低宿主污染的微生物RNA和DNA （據估計多達75%的糞便質量是細菌）。相比之下，在皮膚拭子中獲取標準鳥槍法文庫製備所需的DNA或RNA就十分困難。在健康受試者的糞便中，人類DNA只佔總DNA的不到1%。在口腔和皮膚50-80%的樣本中，來自於宿主的DNA比例就很高。

基於這些原因，可能如皮膚或組織活檢樣本有利於16S rRNA分析，對鳥槍法宏組學則不一定有利。

群體研究樣本，立即速凍或冰袋運輸也許並不可行

對於是那些群體研究，一旦人類微生物組樣本收集起來，則必須以一種適合微生物群落準確分析的方式保存和/或運輸。在可能的情況下(如在臨床環境中)，這通常需要將樣本速凍，然後在冰凍狀態下運輸(如放置在冰上)，或者使用一種能阻止微生物的生長和穩定核苷酸和/或其他生物分子的固定劑。

多項研究已經評估了穩定緩衝液是否能保存微生物群落的DNA和RNA。最近的一項研究調查了溫度對口腔樣本和模擬群落的影響，結論是冷凍處理不充分將造成群落改變，這種影響的結果與個體間的差異相當。現在有幾項研究對不同固定劑和保存條件下糞便的穩定性進行了調查。最近的兩項研究都發現，95%乙醇和RNALater保存DNA與立即冰凍-80度保存效果相差無幾。只有不到5%的轉錄本受到了穩定緩衝液使用的影響。

糞便微生物移植卡盒和DNA Genotek公司的OmniGene商品化運輸試劑盒引起微生物群落的變化比典型的個體間變化更小。相比之下，樣品保存在70%乙醇或儲存在室溫下就會引起微生物群落的明顯變化，這可能是由於沒有完全阻止微生物生長而造成的。

對於群體研究，立即速凍或用冰袋運輸也許並不可行。因此任何類型的微生物組樣本都能存放在穩定緩衝液中，最好是先勻質化處理。

多種商品化收集試劑盒可幫助收集微生物組樣本

DNA Genotek公司提供了不同身體部位的微生物樣本收集試劑盒，包括口腔、陰道、唾液和糞便，其中一些試劑盒還能保存RNA。

尤其是與乙醇和RNALater相比，樣本在提取前不需要去除保存緩衝液，儘管保存液可能還不適用於例如代謝組和蛋白組這樣分子實驗。

其他商業公司已經開發出可以作為整合微生物組分析服務一部分的試劑盒。例如，uBiome公司提供配套穩定緩衝液的拭子工具，能用於保存糞便、生殖器、皮膚和口腔的樣本，但這些通常都是在他們自有的微生物組分析中才使用。

與之相比，Biocollective公司提供可以收集並冰凍運輸整個糞便樣本的試劑盒，而不再是只能收集一小部分。

考慮到可選項和限制範圍，微生物研究設計的一個重要部分就是要考慮收集方法的成本，這些方法能夠提供足夠的生物數量，並且支持隊列的郵寄或者私人物流限制，以及下游數據生成模式（可能包括微生物培養和/或實驗室動物飼養）。

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