Một nghiên cứu mới được công bố trên Nucleic Acids Research (2019) đã giới thiệu một phương pháp đột phá trong việc phân tích cộng đồng vi sinh vật bằng cách sử dụng giải trình tự amplicon 16S rRNA toàn chiều dài, đạt độ phân giải đến từng nucleotide và gần như không có lỗi. Phương pháp này sử dụng công nghệ giải trình tự vòng đồng thuận (CCS) của Pacific Biosciences (PacBio) kết hợp với thuật toán DADA2, mang lại độ chính xác vượt trội so với các phương pháp truyền thống.
Công nghệ mới có gì đặc biệt?
- Giải trình tự toàn bộ gen 16S rRNA: Khác với các phương pháp giải trình tự ngắn (chỉ lấy một đoạn nhỏ 100-500 nucleotide), công nghệ này cho phép đọc toàn bộ gen 16S rRNA (~1500 nucleotide), giúp phân biệt các chủng vi khuẩn gần giống nhau, thậm chí ở cấp độ dưới loài (sub-species).
- Độ chính xác cao: Nhờ công nghệ CCS, các lỗi trong quá trình giải trình tự được giảm thiểu đáng kể, đạt tỷ lệ lỗi gần bằng 0. Thuật toán DADA2 phân tích dữ liệu để xác định các biến thể trình tự chính xác (ASVs), loại bỏ các sai lệch do lỗi PCR hoặc giải trình tự.
- Ứng dụng thực tiễn: Phương pháp này đã được kiểm tra trên các cộng đồng vi sinh vật nhân tạo (Zymo và HMP) và mẫu phân người, cho thấy khả năng xác định chính xác các chủng vi khuẩn như Escherichia coli O157:H7 (một chủng gây bệnh nguy hiểm) và các biến thể nội gen trong cùng một vi khuẩn.
Tại sao điều này quan trọng?
- Phân loại vi khuẩn chính xác hơn: Công nghệ này cho phép phân loại vi khuẩn ở mức độ chi tiết hơn, hữu ích trong nghiên cứu vi sinh vật học và chẩn đoán y khoa. Ví dụ, nó có thể phân biệt E. coli gây bệnh với các chủng vô hại, điều mà giải trình tự ngắn không làm được.
- Ứng dụng rộng rãi: Ngoài vi sinh vật, phương pháp này có thể được áp dụng để nghiên cứu các gen chức năng, biến thể di truyền trong ung thư, hoặc thậm chí toàn bộ gen virus, mở ra tiềm năng trong nhiều lĩnh vực như y học và nghiên cứu môi trường.
Hạn chế và triển vọng
Mặc dù có độ chính xác cao, công nghệ này vẫn đắt hơn giải trình tự ngắn, và cơ sở dữ liệu tham chiếu cho các biến thể 16S rRNA toàn chiều dài còn hạn chế. Tuy nhiên, với sự phát triển của cơ sở dữ liệu và các công nghệ như Oxford Nanopore, giải trình tự amplicon dài hứa hẹn sẽ trở thành công cụ mạnh mẽ trong tương lai.
Kết luận
Phương pháp giải trình tự amplicon 16S rRNA toàn chiều dài của Callahan và cộng sự là một bước tiến lớn, mang lại độ phân giải cao và độ chính xác gần như tuyệt đối. Đây là công cụ lý tưởng cho các nghiên cứu cần phân tích chi tiết cộng đồng vi sinh vật hoặc biến thể di truyền, từ nghiên cứu cơ bản đến ứng dụng lâm sàng.
Nguồn: Callahan et al., Nucleic Acids Research, 2019.
Dữ liệu: Có sẵn tại https://github.com/benjjneb/LRASManuscript và SRA (PRJNA521754).
LOBI Vietnam là công ty tiên phong trong lĩnh vực Đọc trình tự gen thế hệ mới NGS (Next Generation Sequencing) và Phân tích Tin sinh học. Liên hệ hotline/Zalo 092.510.8899 để biết thêm chi tiết.
