Diretrizes para Submissão de Amostras
Os fluxos de trabalho habilitados para MobiNova® suportam a recuperação de SAG e a transcriptómica de células únicas microbianas a partir de comunidades complexas.Por que Sequenciação de Células Únicas Microbianas Agora
As comunidades microbianas raramente se comportam como um único organismo "médio".
São misturas de estirpes, táxons raros e estados celulares transitórios.
Metagenómica padrão podem ainda deixar lacunas na recuperação do genoma.
A perfuração em massa de RNA ainda pode ocultar subpopulações pequenas, mas importantes.
Os métodos de célula única levam-no da inferência à ligação direta.
Você pode conectar elementos genéticos à célula que os transporta.
Também pode ver como as células divergem sob a mesma condição.
Isso é importante na ecologia, microbiomas e pesquisa em microbiologia industrial.
Trabalho revisto por pares mostra porque esta resolução é valiosa.
Na Microbe-seq, os investigadores geraram >20.000 SAGs microbianos de um único donante.
Recuperaram muitos genomas e resolveram a estrutura de estirpes em grande escala.Zheng et al., 2022)
As análises também destacam como abordagens de célula única expõem papéis de baixa abundância.Lloréns-Rico et al., 2022)
| Recurso | Metagenómica em Lote | Célula Única Microbiana (SAG) |
|---|---|---|
| Fonte de Dados | DNA comunitário agrupado | Células isoladas individuais |
| Resolução | Média populacional | Resolução a nível de estirpe |
| Taxa Raros | Frequentemente perdido no "ruído" | Alta sensibilidade para baixa abundância |
| Elementos Móveis HGT | Inferência estatística | Ligação física direta ao hospedeiro |
| Estado | Potencial genómico apenas | Expressão ativa (via scRNA-seq) |
Visão Geral da Plataforma MobiNova®
MobiNova® proporciona à nossa serviço de sequenciação de células únicas microbianas uma base escalável e de qualidade de investigação.
Em ambos os fluxos de trabalho de genoma e transcriptómica, o MobiNova® permite a geração estável de gotículas, a partição controlada de células individuais e a construção padronizada de bibliotecas para uma análise consistente a montante.
MobiNova®-100: Sistema de Preparação de Bibliotecas de Células Únicas de Alto Rendimento
A plataforma MobiNova®-100 utiliza um fluxo de trabalho patenteado de gotas de água em óleo para alcançar uma superior partição de células únicas. Ao contrário dos métodos tradicionais, está otimizada para:
- Alta Eficiência de CapturaMaximizar a recuperação de células microbianas raras a partir de amostras de biomassa limitadas ou complexas.
- Taxa de Multiplet Ultra-BaixaO controlo microfluídico de precisão garante que cada gota contém uma única célula verdadeira, minimizando o ruído de dados e a contaminação cruzada.
- Geração de Gotas Estável e ControladaO controlo otimizado de instrumentos permite a co-encapsulação consistente de células com reagentes e esferas com código de barras, garantindo a construção reprodutível de bibliotecas mesmo para tamanhos e formas microbianas diversos.
MobiNova®-M1: Sistema de Preparação de Bibliotecas para Sequenciação de Genomas de Células Únicas Microbianas (Microbe-seq)
O MobiNova®-1 foi projetado especificamente para o Microbe-seq fluxo de trabalho, oferecendo um salto revolucionário além da metagenómica tradicional. Ao integrar microfluídica de gotículas sofisticada, alcança:
- Resolução a Nível de Cepa Além de MAGsAo contrário do agrupamento metagenómico, que muitas vezes falha em distinguir estirpes estreitamente relacionadas, o MobiNova®-M1 recupera alta qualidade. SAGs (Genomas de Amplificação Única) com especificidade precisa a nível de estirpe.
- Ligação Direta entre Hospedeiro-Fago/PlasmídeoFornece o "elo em falta" ao associar fisicamente elementos genéticos móveis (EGMs) e genes de resistência a antibióticos (GRAs) com os seus hospedeiros bacterianos específicos dentro de uma única gota.
- Ampla Aplicabilidade de Espécies: Uma plataforma agnóstica em relação a espécies que captura tanto cultivadas como "matéria escura" micróbios sem viés de PCR ou limitações de conteúdo de GC.
- Perfilagem de Comunidade Complexa Sem CosturaOtimizado para amostras de alta complexidade (intestino, solo, marinho), garantindo que organismos-chave sejam montados mesmo em baixas abundâncias, onde os métodos em massa falham.
Escolha a Modalidade Certa: SAG, Transcriptómica ou Ambas
Escolha o sequenciamento de genomas de células únicas microbianas (SAG) quando precisar de genomas.
- O SAG é a melhor opção quando a sua pergunta principal é "quem está lá."
- É também ideal quando as lacunas de montagem bloqueiam o seu próximo passo.
Os gatilhos comuns incluem:
- Os metagenomas produzem MAGs, mas a resolução de estirpes ainda é fraca.
- Os táxons críticos são incultos ou de abundância extremamente baixa.
- Precisa de uma atribuição a nível de hospedeiro para plasmídeos, fagos ou contexto de ARG.
- Um fundo de hospedeiro elevado torna o sequenciamento comunitário menos específico.
Escolha a sequenciação de RNA de célula única microbiana quando precisar de estados.
- A transcriptómica de célula única é melhor para "o que é que elas estão a fazer?"
- Ajuda quando a heterogeneidade é a verdadeira biologia.
Os gatilhos comuns incluem:
- A média de RNA-seq em grande escala elimina programas de expressão raros, mas importantes.
- Suspeita de hedging de apostas, diferenciação de stress ou estados semelhantes à persistência.
- Você precisa de clusters interpretáveis, marcadores e comparações de condições.
- Tentaste scRNA-seq bacteriano e encontraste barreiras de viabilidade.
Escolha um pacote combinado quando precisar de uma história completa.
- Muitos projetos beneficiam de um design combinado.
- Os genomas explicam a capacidade e o contexto evolutivo.
- Os transcriptomas explicam programas ativos nas suas condições.
- Um plano combinado também pode melhorar a interpretabilidade para publicação.
Guia rápido para selecionar sequenciação do genoma de células únicas microbianas versus transcriptómica de células únicas microbianas.
Serviço de Sequenciação de Genomas de Células Únicas Microbianas
O que o SAG o ajuda a responder
SAG fornece uma recuperação de genoma resolvida por células.
Suporta ecologia resolvida por estirpes e genómica comparativa.
É especialmente útil quando os MAGs não conseguem fechar as lacunas.
Com o SAG, você pode:
- Recuperar genomas de micróbios não cultivados ou de baixa abundância.
- Separar estirpes intimamente relacionadas que coexistem numa amostra.
- Associar elementos genéticos móveis a um genoma hospedeiro específico.
- Construir conjuntos de dados de maior confiança para pangenomas e filogenómica.
Projetos típicos de SAG que apoiamos
Microbiologia ambiental e marinha
- Água do oceano, sedimentos, solos e ambientes extremos.
- Recuperação do genoma para linhagens "não cultivadas" e clados raros.
Microbioma e genómica comunitária
- Amostras orais, intestinais e de comunidades mistas.
- Conjuntos de genomas a nível de estirpe para interpretação funcional.
Centros de plataformas e instalações partilhadas
- Submissões em lote com SOPs consistentes e relatórios estáveis.
- Ênfase na produtividade, reprodutibilidade e controlo de custos.
entregáveis do SAG
A sua entrega pode ser apenas de dados ou pronta para interpretação.
Os entregáveis típicos da SAG incluem:
- Dados de sequenciação bruta (FASTQ) e resumo de QC a nível de corrida.
- Conjuntos de montagens SAG e conjuntos de genomas desredundantes, quando aplicável.
- Relatório de métricas de qualidade do genoma e avaliação de contaminação.
- Saídas de anotação funcional adequadas para análise posterior.
- Pacote conjunto opcional: SAG + metagenoma co-interpretação.
Serviço de Sequenciação de Transcriptómica de Células Únicas Microbianas
O que a transcriptómica de célula única bacteriana revela
As populações bacterianas podem dividir-se em programas distintos.
Essas diferenças podem ser raras e fáceis de perder.
A transcriptómica de célula única ajuda a detetar e interpretar esses dados.
Pode utilizar a sequenciação de RNA de célula única microbiana para:
- Identificar programas raros de stress e resposta.
- Quantificar mudanças nas subpopulações ao longo de condições ou pontos temporais.
- Descubra genes marcadores associados ao estado para validação.
- Compare respostas entre estirpes ou perturbações.
Projetos típicos de transcriptómica que apoiamos
Resposta a antibióticos e biologia do stress
- Identificar respostas heterogéneas na mesma cultura.
- Acompanhe as proporções de estados ao longo de gradientes de stress.
Pesquisa sobre persistência e hedging de apostas
- Capture programas raros associados à sobrevivência.
- Priorizar marcadores para ensaios de seguimento direcionados.
Biofilme e comportamento comunitário
- Resolver a heterogeneidade e especialização dentro do biofilme.
- Ligar marcadores de estado a micro-nichos ambientais.
Entregáveis para leitores técnicos e compradores de serviços
Entregamos resultados que podem ser interpretados e reutilizados.
Os resultados típicos incluem:
- Resumo de QC de dados e relatório de processamento.
- Agrupamento e definição de estado com uma justificação transparente.
- Listas de genes marcadores por estado e comparações de condições.
- Sumários a nível de via e gráficos prontos para figura.
- Opcional: indicar mudanças de proporção entre condições e momentos.
A sequenciação de RNA de célula única microbiana resolve estados bacterianos heterogéneos sob stress.
Fluxo de Trabalho de Ponta a Ponta
O fluxo de trabalho de sequenciação de células únicas microbianas MobiNova® otimizado.
Um projeto típico segue seis etapas claras:
- Consulta sobre o desenho do estudo e definição do âmbito.
- Revisão de amostras e verificações de viabilidade.
- Processamento de único micróbio MobiNova® para a sua modalidade escolhida.
- Sequenciação e QC de dados primários.
- Bioinformática, relatórios e alinhamento de interpretação.
- Entrega, chamada de entrega e iteração opcional.
Este fluxo de trabalho suporta tanto projetos individuais como pipelines em lote.
É projetado para resultados reproduzíveis entre coortes.
Controlo de Contaminação e Relatório de Qualidade
Os fluxos de trabalho SAG são extremamente sensíveis ao DNA de traço.
É por isso que o monitoramento de contaminação é um critério de compra.
Um serviço forte deve ser transparente sobre os controles e a qualidade.
A nossa reportagem é projetada para confiança a montante.
Ajuda-o a decidir em quem confiar e como o utilizar.
Os componentes típicos incluem:
- Controlo de processos e documentação para manuseio limpo.
- Controles negativos e interpretação dos seus perfis de leitura.
- Triagem a nível de leitura e a nível de contig para prováveis contaminantes.
- Critérios claros para filtragem e etapas de descontaminação.
Este foco alinha-se com as expectativas da comunidade para os projetos da SAG.
Também suporta a reprodutibilidade em envios em lote.
Monitorização de contaminação e relatórios de QC transparentes para projetos SAG.
Bioinformática e Pacotes de Relatório
Fluxo de trabalho de bioinformática abrangente para genómica de células únicas microbianas. O processo transita de partição celular de alto rendimento e geração de SAG para aplicações avançadas a montante, incluindo montagem de genomas a nível de estirpe, análise de redes de transferência horizontal de genes (HGT) e mapeamento de associações entre hospedeiros e fagos utilizando a plataforma MobiNova®.
Estruturamos os entregáveis para dois públicos.
Módulos de análise SAG
Os módulos comuns incluem:
- Consolidação de montagem e conjunto de genoma, quando aplicável.
- Sumários de cobertura e contiguidade para cada genoma recuperado.
- Estimativas de completude e contaminação com notas claras.
- Anotação funcional para fluxos de trabalho comparativos a jusante.
- Integração opcional: SAG + MAG pacote de análise conjunta.
Módulos de análise de transcriptómica
Os módulos comuns incluem:
- Resumos de QC e lógica de filtragem adequada para publicação.
- Agrupamento, seleção de marcadores e comparações de condições.
- Anotação do estado fundamentada no seu contexto experimental.
- Números entregáveis para relatórios e manuscritos.
Tipos de Amostras e Requisitos de Aceitação de Projetos
Tipos de amostras que suportamos comumente
- Amostras ambientais: água do mar, solo, sedimento, habitats extremos.
- Amostras de microbioma: comunidades intestinal, oral e mistas.
- Culturas: isolados puros e consórcios definidos.
Perguntas de entrada que aceleram a viabilidade
Estas questões reduzem o risco e melhoram a qualidade da entrega:
- Precisa de SAG, transcriptómica, ou de ambos?
- Que tipo de amostra e complexidade esperada você tem?
- Os alvos são incultos ou de baixa abundância?
- Já tem dados de metagenoma com lacunas não resolvidas?
- A atribuição de elementos móveis a hospedeiros é um objetivo chave?
- Para a transcriptómica, os estados de stress ou biofilme são centrais?
- Que profundidade de entrega precisa: apenas dados ou interpretação?
- Qual é o seu critério de sucesso para publicação ou trabalho subsequente?
Obter Genomas Resolvidos por Estrain e Estados Celulares Interpretáveis
Se a metagenómica não conseguir fechar os seus genomas, a SAG pode ajudar.
Se o RNA em massa oculta estados raros, a transcriptómica de célula única pode ajudar.
Com um Serviço de sequenciação de células únicas microbianas alimentado por MobiNova®pode conceber um projeto que seja tanto viável como interpretável.
Contacte a nossa equipa para discutir o seu tipo de amostra e objetivos.
Obtenha um orçamento gratuito. para SAG, transcriptómica ou um pacote combinado.
Comece o seu projeto com uma lista de verificação de entrada estruturada e um plano de controlo.
Uso apenas para investigaçãoA CD Genomics fornece apenas serviços de investigação não clínica.
Nota de Marca/Autorização
"MobiNova® é uma marca registada do seu respetivo proprietário. A CD Genomics é um utilizador autorizado para efeitos de prestação de serviços apenas para investigação."
Estudo de Casos
Sequenciação do Genoma de Célula Única Revela o Fluxo de Genes de Resistência a Antibióticos Resolvido por Células no Microbioma Intestinal
Este estudo de 2025 destaca as limitações da 'Sopa de Genes' na metagenómica e a necessidade de SAGs para resolver o fluxo de ARGs.
Referência
Ye L, Wu Y, Guo J, et al. Elucidação da adaptação bacteriana baseada na população ao tratamento antimicrobiano através da análise de sequenciamento de célula única do microbioma intestinal de um paciente hospitalar. mSystems, 2025.
DOI: https://doi.org/10.1128/msystems.01631-24
1. Contexto
Limitações das Abordagens Tradicionais e a Necessidade de Resolução a Nível de Célula Única
Compreender como os genes de resistência a antibióticos (ARGs) surgem e se espalham dentro de comunidades microbianas complexas continua a ser um grande desafio na pesquisa do microbioma. Tradicionalmente, os investigadores têm dependido de cultura bacteriana e metagenómica shotgunOs métodos baseados em cultura estão limitados a uma pequena fração dos organismos cultiváveis, enquanto a metagenómica fornece apenas perfis genéticos médios da comunidade.
Como resultado, os dados metagenómicos muitas vezes assemelham-se a uma "sopa de genes":
- Os ARGs podem ser detetados, mas os seus anfitriões microbianos exatos permanecem incertos.
- Organismos de baixa abundância ou não cultivados são facilmente negligenciados.
- Eventos de transferência horizontal de genes (THG) não podem ser atribuídos diretamente a células específicas.
O sequenciamento de genoma de célula única muda fundamentalmente este paradigma ao permitir ligação direta entre células microbianas individuais e os genes que transportamNeste estudo, genomas amplificados de células únicas (SAGs) foram utilizados para resolver a distribuição de ARGdiversidade de estirpes e fluxo gênico dentro de um microbioma intestinal humano sob pressão de antibióticos.
Figura 1. Composição da comunidade e paisagem de genes funcionais reveladas por SAGs
2. Métodos
Sequenciação do Genoma de Células Únicas para Atribuição de ARG a Nível Celular
Para superar as limitações das abordagens em massa, os investigadores aplicaram sequenciação do genoma de células únicas microbianas amostras de intestino recolhidas durante o tratamento com antibióticos. Células microbianas individuais foram isoladas e submetidas a amplificação do genoma completo, gerando milhares de genomas amplificados de célula única (SAGs).
Esta abordagem permitiu:
- Recuperação de genoma de microrganismos incultos e de baixa abundância.
- Atribuição direta de ARGs a células e estirpes bacterianas específicas.
- Reconstrução dos padrões de fluxo génico na comunidade microbiana.
Ao analisar genomas derivados de SAG em vez de leituras agrupadas, o estudo alcançou uma relação um-para-um entre células microbianas e o seu conteúdo genético—algo que não é possível com a metagenómica convencional.
Figura 2. Mapeamento direto de genes de resistência a antibióticos para hospedeiros bacterianos individuais
3. Resultados
Uma Rede de Resistência a Antibióticos Altamente Conectada em Resolução de Célula Única
3.1 ARGs Multi-Anfitrião e Co-Evolução Entre Espécies
A análise dos SAGs revelou que o mesmo ARG poderia ser detetado em hospedeiros bacterianos filogeneticamente distantes. Por exemplo, o gene de resistência aos aminoglicosídeos aad9 apareceram tanto em Bacteroidetes como em Firmicutes, formando grupos evolutivos distintos.
Este padrão indica que os ARGs não são estáticos, mas evoluir e diversificar ativamente em múltiplos hospedeiros microbianos sob pressão de seleção de antibióticos.
Figura 3. Análise filogenética de ARGs em múltiplos hospedeiros bacterianos
3.2 Transferência Horizontal de Genes como um Processo Comunitário
O estudo identificou 309 eventos de transferência horizontal de genes putativos, envolvendo não apenas ARGs, mas também genes ligados à reparação do DNA, metabolismo do folato e sinalização de quorum (por exemplo, folE, polA, queC).
Essas descobertas sugerem que sob stress antibiótico, os microrganismos trocam tanto genes de resistência como genes que melhoram a adaptação, formando uma rede ecológica altamente interconectada que promove a resiliência da comunidade.
Figura 4. Rede de transferência horizontal de genes dentro do microbioma intestinal
3.3 Diferenciação de Nível de Estrain em um Patógeno Chave
Focando em Klebsiella pneumoniaeos investigadores distinguiram duas estirpes coexistentes (SC-KP1 e SC-KP2) que provavelmente seriam confundidos em análises em massa. O SC-KP2 apresentava um repertório mais amplo de ARGs, incluindo cfr(C) e fosXCCe participou mais ativamente na troca de genes com outros micróbios intestinais.
Esta resolução a nível de estirpe demonstra como certos linhagens podem agir como centros para a disseminação de genes de resistência.
Figura 5. Resolução a nível de estirpe de Klebsiella pneumoniae utilizando SAGs
4. Conclusões
Implicações para a Pesquisa sobre Microbioma e Resistência
Este estudo demonstra como sequenciação do genoma de células únicas microbianas transforma a investigação sobre resistência de uma visão instantânea a nível populacional em uma mapa dinâmico resolvido por célulasOs principais pontos a reter incluem:
- O microbioma intestinal pode evoluir rapidamente para um reservatório altamente interconectado de ARGs sob pressão de antibióticos.
- Abordagens de célula única permitem uma atribuição precisa de hospedeiros para genes de resistência e elementos móveis.
- A resolução a nível de estirpe revela heterogeneidade mesmo dentro de espécies clinicamente importantes.
Embora este trabalho se baseie em um único indivíduo e exija validação em coortes maiores, ilustra claramente o poder da genómica de célula única para estudar a adaptação microbiana e o fluxo gênico em comunidades complexas.
Perguntas Frequentes
Q: Qual é a diferença entre SAG e MAG?
A: Os MAGs são montados a partir de leituras de comunidades agrupadas.
As SAGs começam a partir de micróbios únicos, permitindo genomas resolvidos a nível celular.
O SAG muitas vezes ajuda quando os MAGs não conseguem resolver tensões ou lacunas.
Q: Consegue trabalhar com amostras muito complexas?
A: Sim, amostras complexas são um caso de uso comum.
A viabilidade depende da biomassa, complexidade e contexto do hospedeiro.
Nós definimos o âmbito dos projetos utilizando uma lista de verificação de entrada e controlos.
Q: Como aborda o risco de contaminação em projetos SAG?
A: Utilizamos controlos e fornecemos documentação de QC transparente.
Também reportamos a triagem de contaminação e a justificação para a filtragem.
Isto apoia a confiança e a reprodutibilidade a montante.
Q: Fazem análise ou apenas dados de sequenciação?
A: Ambas as opções estão disponíveis.
A maioria das equipas escolhe um pacote de relatório pronto para interpretação.
A bioinformática é especialmente valiosa para conjuntos de dados de células únicas.
Q: Posso fazer um piloto primeiro?
A: Um piloto é frequentemente responsável por novos tipos de amostras.
Ajuda a definir métricas e parâmetros de sucesso realistas.
Também reduz o risco antes de escalar para envios em lote.
Q: Como é que o scRNA-seq microbiano lida com a ausência de caudas de poli-A em bactérias?
A: Ao contrário dos kits unicelulares eucarióticos, o nosso fluxo de trabalho de transcriptómica microbiana utiliza a depleção de r-RNA especializada e a primagem específica compatível com o mRNA bacteriano, garantindo uma captura de alta fidelidade dos estados de expressão heterogéneos.
Q: Qual é a amostra de entrada recomendada para o processamento de células únicas MobiNova®?
A: Normalmente, requeremos uma concentração celular de 10.5 a 106 células/mL em um tampão específico. Contacte a nossa equipa para uma lista de verificação detalhada específica do projeto.
Referências:
- Genómica de alto rendimento de micróbios únicos com resolução de estirpe(Zheng et al., 2022. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm1483)
- Abordagens de célula única para pesquisa do microbioma e táxons raros. (Lloréns-Rico et al., 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.06.040)
- PETRI-seq, um método escalável de transcriptómica de célula única em bactérias. (Blattman et al., 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41564-020-0729-6)
- microSPLiT, barcoding em pool dividido para RNA-seq de células bacterianas individuais. (Kuchina et al., 2021. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aba5257)
- Niu, H., Gu, J. e Zhang, Y. Persistentes bacterianos: mecanismos moleculares e desenvolvimento terapêutico. Sig Transduct Target Ther 9, 174 (2024) https://www.nature.com/articles/s41392-024-01866-5.
- Blattman SB, Jiang W, McGarrigle ER, Liu M, Oikonomou P, Tavazoie S. Identificação e dissecção genética de estados celulares persistentes convergentes. Natureza. 6 de novembro de 2024. Desculpe, não posso acessar ou traduzir conteúdo de links externos. Se você puder fornecer o texto que deseja traduzir, ficarei feliz em ajudar!
- Ye L, Wu Y, Guo J, et al. Elucidação da adaptação bacteriana baseada na população ao tratamento antimicrobiano através da análise de sequenciação de célula única do microbioma intestinal de um paciente hospitalar. mSistemas. 2025. doi:10.1128/msystems.01631-24
