DNA-sekvensering av mikroorganismer och mikroflora

Syfte

Sekvenseringstekniken används till exempel för att identifiera källan till en mikrobiologisk kontamination i en produktionsanläggning, eller till att karakterisera förekomsten av resistensgener hos en isolerad bakterie. Utöver analys av sjukdomsframkallande och produktförstörande mikroorganismer arbetar vi även med önskvärda mikroorganismer i produkter och industriella processer. Vi kan till exempel följa den mikrobiologiska florans utveckling och kvalitetspåverkan under en fermentationsprocess samt under lagring av produkten.

Vi på RISE utför sekvenseringsuppdrag för projekt med virus, bakterier, jäst och mögel, samt för att bestämma antimikrobiell resistens. Vi har spetskompetens rörande provtagning och extraktion av DNA från mikroorganismer i komplexa prover, samt stor förståelse för våra kunders behov och möjligheter. Vår praktiska och teoretiska kunskap har byggts upp genom egen forskning och nära samarbete med industrin i tillämpade forsknings- och uppdragsprojekt.

Vi kan hjälpa till med hela eller delar av ditt sekvenseringsprojekt, inklusive detta:

• Provtagningsplan och val av sekvenseringsteknik för att optimera förutsättningarna att kunna lösa kundens frågeställning.
• Provtagning av mikroorganismer i komplexa miljöer och produkter.
• Provberedning och extraktion av DNA i laboratorier klassade enligt Bio Safety Level 2 (BSL2).
• Helgenomsekvensering av bakterieisolat för identifiering, smittspårning eller karakterisering av resistensgener mot antibiotika, virulensmarkörer etc.
• Amplikonsekvensering av 16S rDNA och/eller ”internal transcribed spacer” (ITS) för karakterisering av mikroflorans sammansättning. Valet av amplikon anpassas till projektens målsättning.
• Metagenomik för karakterisering av okända mikroorganismer och mikroflorans sammansättning.
• Bioinformatisk analys och jämförande genomik för produktutveckling, kvalitetskontroll, benchmarking, smittspårning etc.
• Jämförande av liknande stammar, variansanalys inklusive SNP-analys, MLST och cgMLST etc.
• Tolkning av data och rådgivning runt beslutsfattande baserat på framtagna sekvensdata

Metod

Vi använder moderna sekvenseringsteknologier som bygger på en teknologi som kallas next-generation sequencing (NGS) eller massiv parallell sekvensering (MPS). Efter uppdragsgivarnas behov applicerar, utvecklar och anpassar vi mikrobiologiska metoder från provtagning och extraktion av DNA via sekvensering och databehandling till meningsfulla resultat.

Projektöversikt DNA-sekvensering

1. Prov från produkt/process/miljö
   Ett representativt prov tas från det som ska undersökas. Vi hanterar rutinmässigt prov från bland annat livsmedel, processer, vatten, miljö, rena kulturer. Befintligt mikrobiellt DNA extraheras, renas och koncentreras.
2. Sekvensering
   Extraherat DNA fragmenteras, prepareras och placeras i ett sekvenseringsinstrument som läser av DNA-sekvensen, dvs. sekvenseras. Genom att DNA-fragmenten avläses många gånger kan till slut hela genomet kartläggas.
3. Bioinformatik
   Med hjälp av kraftfulla datorer och bioinformatiska program kontrolleras och filtreras därefter den omfattande mängden data som genereras vid sekvenseringen. Vanligen återskapas sedan genomet digitalt utifrån de erhållna DNA-sekvenserna. Därefter jämförs genomet med referensgenom av kända mikroorganismers DNA för att identifiera vilken eller vilka mikroorganismer som förekommer i provet. Identifiering görs även av specifika gener associerade med till exempel antibiotikaresistens och virulens.
4. Analys och tolkning
   Ett team av forskare arbetar tillsammans för att tolka innebörden av de mikroorganismer och gener som identifierades i provet. I detalj studeras effekten av de varianter, det vill säga avvikelser från referensgenom, som förkommer. Teamet använder olika program och resurser beroende på den specifika frågeställningen som ska besvaras, så som genetiska databaser, egen forskning och litteratur.
5. Resultat
   En rapport som beskriver fynden av DNA-sekvenseringen produceras. Vid behov genomförs även en muntlig resultatpresentation för att underlätta beslutsfattande.

Leveranser

Resultaten sammanfattas i en rapport och presenteras muntligt för kunden.