Directives de Soumission d'Échantillons
Les flux de travail activés par MobiNova® prennent en charge la récupération SAG et la transcriptomique unicellulaire microbienne à partir de communautés complexes.Pourquoi le séquençage de cellules uniques microbiennes maintenant ?
Les communautés microbiennes se comportent rarement comme un seul organisme "moyen".
Ce sont des mélanges de souches, de taxa rares et d'états cellulaires transitoires.
Métagénomique standard peut encore laisser des lacunes dans la récupération du génome.
Le profilage d'ARN en vrac peut encore cacher de petites mais importantes sous-populations.
Les méthodes monocellulaires vous font passer de l'inférence à un lien direct.
Vous pouvez connecter des éléments génétiques à la cellule qui les porte.
Vous pouvez également voir comment les cellules divergent sous la même condition.
Cela a de l'importance en écologie, dans les microbiomes et la recherche en microbiologie industrielle.
Des travaux évalués par des pairs montrent pourquoi cette résolution est précieuse.
Dans Microbe-seq, les chercheurs ont généré >20 000 SAGs microbiens d'un seul donateur.
Ils ont récupéré de nombreux génomes et résolu la structure des souches à grande échelle.Zheng et al., 2022)
Les critiques soulignent également comment les approches unicellulaires révèlent des rôles à faible abondance.Lloréns-Rico et al., 2022)
| Fonctionnalité | Métagénomique en vrac | Cellule unique microbienne (SAG) |
|---|---|---|
| Source de données | ADN communautaire groupé | Cellules isolées individuelles |
| Résolution | Moyenne de la population | Résolution au niveau de la souche |
| Taxa rares | Souvent perdu dans le "bruit" | Haute sensibilité pour les faibles abondances |
| Éléments mobiles/HGT | Inférence statistique | Lien physique direct avec l'hôte |
| Statut | Potentiel génomique uniquement | Expression active (via scRNA-seq) |
Aperçu de la plateforme MobiNova®
MobiNova® offre à notre service de séquençage de cellules uniques microbiennes une base évolutive de qualité recherche.
Dans les workflows de génomique et de transcriptomique, MobiNova® permet une génération stable de gouttelettes, un partitionnement contrôlé des cellules uniques et une construction de bibliothèques standardisée pour une analyse en aval cohérente.
MobiNova®-100 : Système de préparation de bibliothèques unicellulaires à haut débit
La plateforme MobiNova®-100 utilise un flux de gouttelettes eau-dans-huile breveté pour atteindre un partitionnement supérieur des cellules uniques. Contrairement aux méthodes traditionnelles, elle est optimisée pour :
- Haute efficacité de captureMaximiser la récupération de cellules microbiennes rares à partir d'échantillons de biomasse limités ou complexes.
- Taux de multiplet ultra-basUn contrôle microfluidique de précision garantit que chaque gouttelette contient une véritable cellule unique, minimisant ainsi le bruit de données et la contamination croisée.
- Génération de gouttelettes stable et contrôléeUn contrôle d'instrument optimisé permet une co-encapsulation cohérente des cellules avec des réactifs et des billes codées par barres, garantissant une construction de bibliothèque reproductible même pour des tailles et des formes microbiennes diverses.
MobiNova®-M1 : Système de préparation de bibliothèques de séquençage de génomes unicellulaires microbiens (Microbe-seq)
Le MobiNova®-1 est conçu spécifiquement pour le Microbe-seq flux de travail, offrant un saut révolutionnaire au-delà de la métagénomique traditionnelle. En intégrant des microfluidiques à gouttelettes sophistiquées, il atteint :
- Résolution au niveau des souches au-delà des MAGsContrairement au binning métagénomique, qui échoue souvent à distinguer des souches étroitement apparentées, MobiNova®-M1 récupère des données de haute qualité. SAGs (Génomes à amplification unique) avec une spécificité précise au niveau des souches.
- Lien Direct Hôte-Phage/PlasmideFournit le "maillon manquant" en associant physiquement des éléments génétiques mobiles (EGMs) et des gènes de résistance aux antibiotiques (ARGs) à leurs hôtes bactériens spécifiques au sein d'une seule goutte.
- Applicabilité à de nombreuses espèces: Une plateforme indépendante des espèces qui capture à la fois les cultures et "matière noire" microbes sans biais PCR ni limitations de contenu en GC.
- Profilage communautaire complexe sans coutureOptimisé pour des échantillons à haute complexité (intestin, sol, marin), garantissant que les organismes clés soient assemblés même à faible abondance où les méthodes de masse échouent.
Choisissez la bonne modalité : SAG, transcriptomique ou les deux.
Choisissez le séquençage de génomes unicellulaires microbiens (SAG) lorsque vous avez besoin de génomes.
- SAG est le meilleur choix lorsque votre question clé est "qui est là."
- C'est également idéal lorsque les écarts d'assemblage bloquent votre prochaine étape.
Les déclencheurs courants incluent :
- Les métagénomes produisent des MAG, mais la résolution des souches reste encore faible.
- Les taxons critiques sont non cultivés ou d'une abondance extrêmement faible.
- Vous avez besoin d'une assignation au niveau de l'hôte pour les plasmides, les phages ou le contexte des ARG.
- Un arrière-plan d'hôte élevé rend le séquençage communautaire moins spécifique.
Choisissez le séquençage d'ARN à cellule unique microbienne lorsque vous avez besoin d'états.
- La transcriptomique unicellulaire est la meilleure pour "que font-ils ?"
- Cela aide lorsque l'hétérogénéité est la véritable biologie.
Les déclencheurs courants incluent :
- La séquençage d'ARN en vrac moyenne les programmes d'expression rares mais importants.
- Vous soupçonnez une stratégie de couverture des paris, une différenciation du stress ou des états semblables à la persistance.
- Vous avez besoin de clusters interprétables, de marqueurs et de comparaisons de conditions.
- Vous avez essayé le scRNA-seq bactérien et rencontré des obstacles de faisabilité.
Choisissez un forfait combiné lorsque vous avez besoin d'une histoire complète.
- De nombreux projets bénéficient d'un design combiné.
- Les génomes expliquent la capacité et le contexte évolutif.
- Les transcriptomes expliquent les programmes actifs dans vos conditions.
- Un plan combiné peut également améliorer l'interprétabilité pour la publication.
Guide rapide pour choisir entre le séquençage du génome de cellules microbiennes individuelles et la transcriptomique de cellules microbiennes individuelles.
Service de séquençage du génome unicellulaire microbien
Qu'est-ce que le SAG vous aide à répondre ?
SAG vous offre une récupération de génome résolue par cellule.
Il prend en charge l'écologie résolue par souches et la génomique comparative.
C'est particulièrement utile lorsque les MAG ne peuvent pas combler les lacunes.
Avec SAG, vous pouvez :
- Récupérer des génomes de microbes non cultivés ou de faible abondance.
- Séparer des souches étroitement liées qui coexistent dans un échantillon.
- Associer des éléments génétiques mobiles à un génome hôte spécifique.
- Construire des ensembles de données à plus haute confiance pour les pangenomes et la phylogénomique.
Projets typiques de SAG que nous soutenons
Microbiologie environnementale et marine
- Eau océanique, sédiments, sols et environnements extrêmes.
- Récupération du génome pour des lignées "non cultivées" et des clades rares.
Microbiome et génomique des communautés
- Échantillons oraux, intestinaux et de communautés mixtes.
- Ensembles de génomes au niveau de la souche pour l'interprétation fonctionnelle.
Centres de plateforme et installations partagées
- Soumissions en lot avec des SOP cohérents et un reporting stable.
- Accent sur le débit, la reproductibilité et le contrôle des coûts.
Livrables SAG
Votre livraison peut être uniquement des données ou prête à être interprétée.
Les livrables typiques de SAG incluent :
- Données de séquençage brutes (FASTQ) et résumé de contrôle qualité au niveau de l'exécution.
- Assemblages SAG et ensembles de génomes dé-rédondés, le cas échéant.
- Rapport sur les métriques de qualité du génome et l'évaluation de la contamination.
- Les résultats d'annotation fonctionnelle adaptés à l'analyse en aval.
- Forfait conjoint optionnel : SAG + métagénome co-interprétation.
Service de séquençage de transcriptomique unicellulaire microbienne
Ce que révèle la transcriptomique unicellulaire bactérienne
Les populations bactériennes peuvent se diviser en programmes distincts.
Ces différences peuvent être rares et faciles à manquer.
La transcriptomique unicellulaire vous aide à les détecter et à les interpréter.
Vous pouvez utiliser le séquençage d'ARN à cellule unique microbienne pour :
- Identifier des programmes rares de stress et de réponse.
- Quantifiez les changements de sous-populations à travers les conditions ou les points temporels.
- Découvrez des gènes marqueurs associés à l'état pour validation.
- Comparer les réponses entre les souches ou les perturbations.
Projets typiques de transcriptomique que nous soutenons
Réponse aux antibiotiques et biologie du stress
- Identifier des réponses hétérogènes dans la même culture.
- Suivre les proportions d'état à travers les gradients de stress.
Recherche sur la persistance et la stratégie de couverture des paris
- Capture des programmes rares associés à la survie.
- Priorisez les marqueurs pour des tests de suivi ciblés.
Biofilm et comportement communautaire
- Résoudre l'hétérogénéité et la spécialisation au sein des biofilms.
- Liez les marqueurs d'état à des micro-niches environnementales.
Livrables pour les lecteurs techniques et les acheteurs de services
Nous livrons des résultats qui peuvent être interprétés et réutilisés.
Les résultats typiques incluent :
- Résumé de la QC des données et rapport de traitement.
- Regroupement et définition d'état avec une justification transparente.
- Listes de gènes marqueurs par état et comparaisons de conditions.
- Résumés au niveau des voies et graphiques prêts à l'emploi.
- Optionnel : indiquer les changements de proportion selon les conditions et les moments.
Le séquençage de l'ARN à cellule unique microbienne résout les états bactériens hétérogènes sous stress.
Flux de travail de bout en bout
Le flux de travail de séquençage de cellules uniques microbiennes MobiNova® rationalisé.
Un projet typique suit six étapes claires :
- Consultation sur la conception de l'étude et définition du périmètre.
- Examen d'admission échantillon et vérifications de faisabilité.
- Traitement à microbe unique MobiNova® pour votre modalité choisie.
- Séquençage et contrôle qualité des données primaires.
- Bioinformatique, alignement des rapports et interprétation.
- Livraison, appel de passation et itération optionnelle.
Ce flux de travail prend en charge à la fois les projets uniques et les pipelines par lots.
Il est conçu pour des résultats reproductibles à travers les cohortes.
Contrôle de la contamination et rapport de qualité
Les flux de travail SAG sont extrêmement sensibles à l'ADN trace.
C'est pourquoi la surveillance de la contamination est un critère d'achat.
Un service solide doit être transparent sur les contrôles et l'assurance qualité.
Notre reporting est conçu pour inspirer la confiance en aval.
Cela vous aide à décider de quoi faire confiance et comment l'utiliser.
Les composants typiques incluent :
- Contrôles de processus et documentation pour une manipulation propre.
- Contrôles négatifs et interprétation de leurs profils de lecture.
- Dépistage au niveau des lectures et au niveau des contigs pour les contaminants probables.
- Critères clairs pour les étapes de filtrage et de décontamination.
Cet accent est en accord avec les attentes de la communauté pour les projets SAG.
Il prend également en charge la reproductibilité des soumissions par lot.
Surveillance de la contamination et rapport de contrôle qualité transparent pour les projets SAG.
Bioinformatique et paquets de rapport
Flux de travail bioinformatique complet pour la génomique unicellulaire microbienne. Le processus passe de la partition cellulaire à haut débit et de la génération de SAG à des applications avancées en aval, y compris l'assemblage de génomes au niveau des souches, l'analyse des réseaux de transfert horizontal de gènes (HGT) et la cartographie des associations hôte-phage en utilisant la plateforme MobiNova®.
Nous structurons les livrables pour deux publics.
Modules d'analyse SAG
Les modules courants incluent :
- Consolidation de l'assemblage et du jeu de génomes, le cas échéant.
- Résumé de la couverture et de la continuité pour chaque génome récupéré.
- Estimations de complétude et de contamination avec des notes claires.
- Annotation fonctionnelle pour les flux de travail comparatifs en aval.
- Intégration optionnelle : SAG + MAG paquet d'analyse conjointe.
Modules d'analyse transcriptomique
Les modules courants incluent :
- Résumés de QC et logique de filtrage adaptés à la publication.
- Regroupement, sélection de marqueurs et comparaisons de conditions.
- Annotation d'état ancrée dans votre contexte expérimental.
- Chiffres livrables pour les rapports et les manuscrits.
Types d'échantillons et exigences d'admission de projet
Types d'échantillons que nous supportons couramment
- Échantillons environnementaux : eau de mer, sol, sédiment, habitats extrêmes.
- Échantillons de microbiome : communautés intestinales, buccales et mixtes.
- Cultures : isolats purs et consortiums définis.
Questions d'admission qui accélèrent la faisabilité
Ces questions réduisent les risques et améliorent la qualité de livraison :
- Avez-vous besoin de SAG, de transcriptomique, ou des deux ?
- Quel type d'échantillon et quelle complexité attendue avez-vous ?
- Les cibles sont-elles non cultivées ou de faible abondance ?
- Avez-vous déjà des données de métagénome avec des lacunes non résolues ?
- L'attribution d'éléments mobiles aux hôtes est-elle un objectif clé ?
- Pour la transcriptomique, les états de stress ou de biofilm sont-ils centraux ?
- Quelle profondeur de livrable avez-vous besoin : données uniquement ou interprétation ?
- Quelle est votre mesure de succès pour la publication ou le travail en aval ?
Obtenez des génomes résolus par souche et des états cellulaires interprétables.
Si la métagénomique ne peut pas compléter vos génomes, les SAG peuvent aider.
Si l'ARN en vrac cache des états rares, la transcriptomique unicellulaire peut aider.
Avec un Service de séquençage de cellules uniques microbiennes alimenté par MobiNova®vous pouvez concevoir un projet qui est à la fois réalisable et interprétable.
Contactez notre équipe pour discuter de votre type d'échantillon et de vos objectifs.
Obtenez un devis gratuit. pour SAG, la transcriptomique ou un package combiné.
Commencez votre projet avec une liste de contrôle d'admission structurée et un plan de contrôle.
Utilisation à des fins de recherche uniquementCD Genomics ne fournit que des services de recherche non cliniques.
Note de marque/Autorisation
"MobiNova® est une marque déposée de son propriétaire respectif. CD Genomics est un utilisateur autorisé aux fins de fournir des services réservés à la recherche."
Étude de cas
Le séquençage du génome à cellule unique révèle le flux de gènes de résistance aux antibiotiques résolus par cellule dans le microbiome intestinal.
Cette étude de 2025 met en évidence les limites de la 'soupe génétique' en métagénomique et la nécessité des SAG pour résoudre le flux des ARG.
Référence
Ye L, Wu Y, Guo J, et al. Élucidation de l'adaptation bactérienne basée sur la population au traitement antimicrobien par analyse de séquençage à cellule unique du microbiome intestinal d'un patient hospitalisé. mSystèmes, 2025.
DOI : https://doi.org/10.1128/msystems.01631-24
1. Contexte
Limitations des approches traditionnelles et besoin de résolution à cellule unique
Comprendre comment les gènes de résistance aux antibiotiques (ARGs) émergent et se propagent au sein de communautés microbiennes complexes reste un défi majeur dans la recherche sur le microbiome. Traditionnellement, les chercheurs se sont appuyés sur culture bactérienne et métagénomique shotgunLes méthodes basées sur la culture sont limitées à une petite fraction des organismes cultivables, tandis que la métagénomique ne fournit que profils génétiques moyens de la communauté.
En conséquence, les données métagénomiques ressemblent souvent à une "soupe de gènes" :
- Les ARG peuvent être détectés, mais leurs hôtes microbiens exacts restent incertains.
- Les organismes à faible abondance ou non cultivés sont facilement négligés.
- Les événements de transfert horizontal de gènes (THG) ne peuvent pas être attribués directement à des cellules spécifiques.
Le séquençage du génome à cellule unique change fondamentalement ce paradigme en permettant lien direct entre les cellules microbiennes individuelles et les gènes qu'elles portentDans cette étude, des génomes amplifiés à partir de cellules uniques (SAGs) ont été utilisés pour résoudre la distribution ARGdiversité des souches et flux génétique au sein d'un microbiome intestinal humain sous pression antibiotique.
Figure 1. Composition de la communauté et paysage des gènes fonctionnels révélés par les SAGs
2. Méthodes
Séquençage du génome à cellule unique pour l'attribution des ARG au niveau cellulaire
Pour surmonter les limitations des approches en vrac, les chercheurs ont appliqué séquençage du génome de cellules individuelles microbiennes des échantillons prélevés dans l'intestin pendant le traitement antibiotique. Des cellules microbiennes individuelles ont été isolées et soumises à une amplification du génome entier, générant des milliers de génomes amplifiés à partir de cellules uniques (SAGs).
Cette approche a permis :
- Récupération du génome à partir de microbes non cultivés et de faible abondance.
- Attribution directe des ARGs à cellules bactériennes spécifiques et souches.
- Reconstruction des schémas de flux génétique au sein de la communauté microbienne.
En analysant des génomes dérivés de SAG plutôt que des lectures groupées, l'étude a réussi à établir une relation un à un entre les cellules microbiennes et leur contenu génétique, ce qui n'est pas possible avec la métagénomique conventionnelle.
Figure 2. Cartographie directe des gènes de résistance aux antibiotiques sur des hôtes bactériens individuels
3. Résultats
Un réseau de résistance aux antibiotiques hautement connecté à la résolution de cellule unique
3.1 ARGs multi-hôtes et co-évolution inter-espèces
L'analyse des SAG a révélé que le même ARG pouvait être détecté dans hôtes bactériens phylogénétiquement éloignés. Par exemple, le gène de résistance aux aminosides aad9 apparaissaient à la fois dans les Bacteroidetes et les Firmicutes, formant des groupes évolutifs distincts.
Ce modèle indique que les ARG ne sont pas statiques mais évoluer activement et se diversifier à travers plusieurs hôtes microbiens sous pression de sélection antibiotique.
Figure 3. Analyse phylogénétique des ARGs à travers plusieurs hôtes bactériens
3.2 Le Transfert Horizontal de Gènes comme un Processus Communautaire
L'étude a identifié 309 événements de transfert horizontal de gènes putatifs, impliquant non seulement des ARG mais aussi des gènes liés à la réparation de l'ADN, au métabolisme de l'acide folique et à la détection de quorum (par exemple, folE, polA, queC).
Ces résultats suggèrent qu'en cas de stress antibiotique, les microbes échangent à la fois des gènes de résistance et gènes améliorant l'adaptationformant un réseau écologique hautement interconnecté qui favorise la résilience communautaire.
Figure 4. Réseau de transfert horizontal de gènes au sein du microbiome intestinal
3.3 Différenciation des souches dans un pathogène clé
Se concentrant sur Klebsiella pneumoniae, les chercheurs ont distingué deux souches coexistant (SC-KP1 et SC-KP2) qui seraient probablement confondus dans des analyses en vrac. SC-KP2 présentait un répertoire plus large d'ARGs, y compris cfr(C) et fosXCCet a participé plus activement à l'échange de gènes avec d'autres microbes intestinaux.
Cette résolution au niveau des souches démontre comment certaines lignées peuvent agir comme centres de diffusion des gènes de résistance.
Figure 5. Résolution au niveau de la souche de Klebsiella pneumoniae utilisant des SAGs
4. Conclusions
Implications pour la recherche sur le microbiome et la résistance
Cette étude démontre comment séquençage du génome unicellulaire microbien transforme la recherche sur la résistance d'un instantané au niveau de la population en un carte dynamique résolue par celluleLes points clés incluent :
- Le microbiome intestinal peut évoluer rapidement en un réservoir hautement interconnecté de gènes de résistance aux antibiotiques (ARGs) sous pression antibiotique.
- Les approches à cellule unique permettent une attribution précise des gènes de résistance et des éléments mobiles.
- La résolution au niveau des souches révèle une hétérogénéité même au sein d'espèces cliniquement importantes.
Bien que ce travail soit basé sur un individu unique et nécessite une validation dans des cohortes plus larges, il illustre clairement la puissance de la génomique unicellulaire pour étudier l'adaptation microbienne et le flux génétique dans des communautés complexes.
FAQ
Q : Quelle est la différence entre SAG et MAG ?
A : Les MAGs sont assemblés à partir de lectures communautaires regroupées.
Les SAGs commencent à partir de microbes uniques, permettant des génomes résolus au niveau cellulaire.
SAG aide souvent lorsque les MAG ne peuvent pas résoudre les tensions ou les écarts.
Q : Pouvez-vous travailler avec des échantillons très complexes ?
A : Oui, les échantillons complexes sont un cas d'utilisation courant.
La faisabilité dépend de la biomasse, de la complexité et du contexte de l'hôte.
Nous définissons les projets à l'aide d'une liste de contrôle d'admission et de contrôles.
Q : Comment abordez-vous le risque de contamination dans les projets SAG ?
A : Nous utilisons des contrôles et fournissons une documentation QC transparente.
Nous rapportons également la justification du dépistage et du filtrage de la contamination.
Cela soutient la confiance en aval et la reproductibilité.
Q : Faites-vous des analyses ou uniquement des données de séquençage ?
A : Les deux options sont disponibles.
La plupart des équipes choisissent un paquet de rapport prêt pour l'interprétation.
La bioinformatique est particulièrement précieuse pour les ensembles de données à cellule unique.
Q : Puis-je d'abord réaliser un projet pilote ?
Un pilote est souvent responsable de nouveaux types d'échantillons.
Cela aide à établir des indicateurs de succès et des paramètres réalistes.
Cela réduit également le risque avant de passer à des soumissions en lot.
Q : Comment le séquençage d'ARN unicellulaire microbien gère-t-il l'absence de queues poly-A chez les bactéries ?
A : Contrairement aux kits unicellulaires eucaryotes, notre flux de travail en transcriptomique microbienne utilise une déplétion spécialisée en r-ARN et un amorçage spécifique compatible avec l'ARNm bactérien, garantissant une capture de haute fidélité des états d'expression hétérogènes.
Q : Quel est l'échantillon d'entrée recommandé pour le traitement de cellules uniques MobiNova® ?
Nous exigeons généralement une concentration cellulaire de 10.5 à 106 cellules/mL dans un tampon spécifique. Contactez notre équipe pour une liste de contrôle d'entrée détaillée spécifique au projet.
Références :
- Génomique à haut débit de microbes uniques à la résolution de souche(Zheng et al., 2022. DOI : https://doi.org/10.1126/science.abm1483)
- Approches unicellulaires pour la recherche sur le microbiome et les taxons rares. (Lloréns-Rico et al., 2022. DOI : https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.06.040)
- PETRI-seq, une méthode évolutive de transcriptomique unicellulaire bactérienne. (Blattman et al., 2020. DOI : https://doi.org/10.1038/s41564-020-0729-6)
- microSPLiT, barcoding en pool fractionné pour l'ARN-seq unicellulaire bactérien(Kuchina et al., 2021. DOI : https://doi.org/10.1126/science.aba5257)
- Niu, H., Gu, J. et Zhang, Y. Persisters bactériens : mécanismes moléculaires et développement thérapeutique. 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. Identification et dissection génétique des états cellulaires persisters convergents. Nature. 6 novembre 2024. Désolé, je ne peux pas accéder à des contenus externes. Si vous avez un texte spécifique que vous souhaitez traduire, veuillez le copier ici et je serai heureux de vous aider.
- Ye L, Wu Y, Guo J, et al. Élucidation de l'adaptation bactérienne basée sur la population au traitement antimicrobien par analyse de séquençage à cellule unique du microbiome intestinal d'un patient hospitalisé. mSystèmes. 2025. doi:10.1128/msystems.01631-24
