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DNA元条形码可用于分析人类饮食

一项新研究表明,DNA metabarcoding提供了一种有前途的追踪人类植物摄入量的新方法,表明可以使用相似的方法来表征人类饮食中动物和真菌的成分。这项发表在《mSystems》杂志上的研究表明,可以使用野生生物研究中常用的方法从人粪中扩增膳食植物DNA并进行测序。

“ DNA测序为我们提供了大量有关肠道微生物和个人遗传学等方面的新数据。这项研究表明,同样强大的技术也可以开始告诉我们我们所吃的东西,这通常很难衡量, ”高级研究作者劳伦斯·戴维(Lawrence David)博士说,他是杜克大学分子遗传学和微生物学基因组和计算生物学中心的助理教授。

存在许多用于饮食评估的预先存在的方法,但是大多数方法都取决于一个人报告所吃食物的能力。这意味着他们会遭受记忆错误,人们在报告中存在偏见以及回答调查问卷的人的认知能力。DNA元条形码是获取饮食信息的另一种方法,该方法利用粪便中的食物DNA作为生物标记物。研究人员可以从粪便样本中扩增出食物的DNA,对其进行测序,并使用参考数据库将这些序列映射回食物。杜克大学医学院研究生第二名作者Brianna Petrone说:“我认为DNA超条形码非常像超市中的条形码。我们可以将特定的DNA序列视为特定食物种类的唯一标识符。” 。

David博士和第一作者,现为哈佛大学初级研究员的Aspen Reese博士在与普林斯顿大学的生态学家Rob Pringle博士和Tyler Kartzinel博士会面后开始了这项研究。 ,现在就职于布朗大学,他最初是使用DNA元条形码技术来研究非洲大草原上复杂的食草动物食物网的。大卫博士说:“我们想知道他们的方法是否对人有用。”“微生物组领域的工作正在不断发展,这表明特定食品可能会改变或塑造肠道中特定细菌的水平,但我们通常没有微生物组研究的饮食数据。”

为了进行研究,研究人员从冷藏库中提取了DNA,冷藏库是从先前研究的粪便样本中提取的。戴维博士说:“几年前,我们碰巧进行了一项研究,当时我们正在为微生物饮食干预的参与者准备食物,我们确切知道他们在收集粪便后的一周内所吃的食物。”

研究人员从11位食用受控和自由选择饮食的个体的粪便样品中的叶绿体DNA中对条形码区域进行了测序。他们成功地在大约50%的样本中扩增了植物DNA,而在食用富含植物的可控饮食的个体中,样本中的DNA增加到了70%。大多数已测序的植物DNA与人类常见的食用植物相匹配,包括谷物,蔬菜,水果和草药。大卫博士说:“总体而言,研究参与者保存在日记中的食物与我们从粪便中测序的食物之间达成了广泛的共识。”“如果将食物记录在饮食记录中,则大约有80%的时间,我们也通过这种元条形码方法找到了它。”

相对较高的PCR失败率和无法在序列水平上区分某些饮食植物表明了未来改进方法的潜力。例如,卷心菜,西兰花,抱子甘蓝和大头菜都是同一物种的品种,研究人员无法通过它们在叶绿体条形码区域中的序列来区分它们。咖啡是饮食中记录的唯一一种食物,DNA从未通过DNA元条形码检测到,这可能是因为咖啡的DNA被烘烤和冲泡而变质或稀释了。

David博士预见了DNA元条形码将在未来的研究中使用,并重新提出在较早的研究中进行饮食分析的可能性。大卫博士说:“与这项研究类似,我可以想象将其用于存档的DNA,看看是否存在潜在的饮食差异,这些差异可以解释研究中可能观察到的某些微生物组模式。”“展望未来,我们还可以想象,这将在新的微生物组研究中用于鉴定特定食品与肠道细菌之间的关系,以及在营养学上的广泛研究以补充传统饮食评估技术。”

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