Nature:细菌组学研究要小心DNA污染 试剂盒样本采DNA抽序列测

邓文龙

Nature：细菌组学研究要小心DNA污染

来源：生物360   

日期：2014-11-13  



在实验室的操作仪器上DNA污染非常普遍，这情况仪器在进行许多分子生物学实验中并无问题，但在进行细菌组学分析时，这种危害性需要引起高度重视。因为这种污染可以造成关键数据上的严重误导。
体内微生物与身体健康和疾病的重要关系已经被广泛认可，遗传学方法已经逐渐成为分析微生物组学的重要技术。但是这个领域的科研新手容易因为对实验仪器污染的严重性认识不足，导致实验失败。英国阿伯丁大学微生物学家Alan Walker就是这样认为的。只要看看相关文献，关于DNA污染的危害问题在几十年前都曾经被学者认识到。在微生物学研究热情高涨的当前，许多新人并不一定了解这些历史文献。Walker等最近对这一问题进行了首次系统研究，结果发现两种被常规用于微生物组学的技术，16S rRNA和全基因组鸟枪法宏基因组学都可以因为DNA污染导致研究彻底失败或假研究结果。
研究小组使用两种技术，和现成的DNA 提取试剂盒，对培养的单纯细菌沙门氏菌和不同的稀释样本进行分析，显然这种样品中细菌类型是单一的。为避免操作偏差，实验在三个不同的研究机构的实验室分别进行。所有实验的结果都表明，随着样本稀释度增加，DNA污染影响逐渐增加，并迅速导致沙门氏菌信号被掩盖，11月12日，这一研究论文发表在BMC Biology上。如果用更直白的语言来描述此研究，如果细菌的丰度不高，现有的技术无法区分样本中的细菌和污染的DNA，或者说常规微生物组学技术无法避免DNA污染导致的数据破坏。
研究认为污染的部分原因是DNA抽提试剂盒，这种试剂盒中的试剂本身都是被污染的，但研究者总是假定这些试剂盒没有这个问题。Walker告诉记者，如果检测样本是含有大量微生物的样本如粪便，这个问题并不严重，因为样本中的信号比较强，远远超过污染信号，但是如果样本是细菌浓度非常低的生物样本，例如脑脊液、血液和肺组织，这种危害就非常明显了。
在Walker实验室，他们常规采用平衡对照，以检测可能的污染程度。Walker说，他们已经多次在单纯对照实验中发现其他研究报道的所谓阳性结果。他说并不想直接否定这些研究，他们希望这个信息能引起相关学者足够的重视。无独有偶，上个月在PLOS ONE上，美国密歇根大学Richard Lusk小组发表的分析数据也表明，经过稀释的样本也存在污染的危害。Lusk认为两项研究都表明这一问题的严重性，必须采用非常严格的对照实验排除这种干扰，这对于提高研究的严谨性尤其重要。
德国生物医学技术公司Stratec Molecular是提供这类试剂盒的公司，他们说在产品使用说明上已经明确这种产品适用于粪便样本，但不能用于稀释样本的检测。这种PSP粪便DNA 抽提试剂盒不是无菌试剂，也不是无DNA试剂，因此存在一定程度的DNA污染是难以避免的。利用现在的分析技术，任何DNA污染都可以被检测出来。
另外一个德国公司Hilden Qiagen也强调说这种试剂盒不是无DNA的，不能用于稀释的生物样本检测。但是他们认为这类研究对提高研究设计的严格性，重视序列分析中对照实验的重要性很有价值。
两家公司都在考虑开发不含DNA污染的试剂盒，虽然在技术上没有障碍，但价格可能会增加许多。
也有学者认为，试剂盒只是问题的一个比较重要的方面，其实样本采集、普通的DNA抽提、序列测定等多个过程都可能存在偏差。

原文检索：
Daniel Cressey. Microbiome science threatened by contamination. Nature, 12 November 2014; doi:10.1038/nature.2014.16327