病原菌流行病学研究方案-产品手册

1、病原菌流行病学研究方案华大科技服务2013 年 5 月目录1拟解决科学问题12研究背景13研究方案13.13.2整体设计1方案特色13.33.43.53.6技术流程2预期结果3预期交付内容与形式3预期周期33.73.84价格策略3可行性分析3经典案例3参考文献451拟解决科学问题目前生物信息学层面上，病原菌流行性研究可以解决的科学问题主要有以下几点：病原菌最近共同祖先及个家系时间推算（溯源）；病原菌有效种群大小相关的估算（爆发）；病原菌株系统发育与地理信息的关联分析（传播途径）；毒力或耐药性在各家系的分布及进化机理（获得与扩散）；病原菌进化过程中的所受到的主要影响（进化动力）。2研究背景流行原

2、菌是一种可宿主引起的微生物，通常可引起多种疾病，对于传染性较强的细菌病原菌，可通过宿主进行广泛的地域；历史上不少流行病原菌的爆发导致数以万计的人，给人类造成了深重的。全世界范围内，流行原菌种类繁多，广泛分布，复发性强，每年都有新型菌种产生，与人类存亡关，近年来关注度不断提高，对流行原菌的研究，可以为生物防治、开发、病原性流行病控制提供科学依据。3研究方案3.1 整体设计本方案使用新一代高通量技术，对客户提供的具有不同时间、地理或分型差异的菌株组进行分析，通过全组比较分析，从宏进化和微进化的角度来查找菌株或菌群内各分支之间的进化特征和进化的差异所在，并结合菌株背景信息，推断一些进化上的结论，从而

3、回答有关菌株进化上，如菌株于什么时候，在地理上如何，种群数目如何变化，某毒力或耐药片段什么时候获得、通过何种方式获得、在那些分支中有分布，菌株中在进化过程中主要受到那些影响影响，等等。1)研究对象：流行原菌，样品集要尽量包含取样时间和取样地域差异，并且涵盖改菌种尽量多的家系和性状；如果要进行宏进化分析还需要加入外群近源菌株。2)：全组比对，Core-pan genome 分析，组组分分析及其功能分析，SNP、InDel、SV 等变研究异分析、种群结构、进化速率、选择压力、时间推断等进化分析，变异或 SV 中的与致力或耐药的联合分析，致力或耐药在各系统发育分支中的分布、系统发育与时间地理信息的联

4、合分析。3.2 方案特色分析点全面，分析范围广，分析方法多样，方案灵活多变适应性强；容易有文章产出，科研潜力巨大；还可以根据客户所提供病原菌的背景信息，为客户设计代表性菌株选取方案。3.3 技术流程图 1 病原菌流行性研究方案功能组分及变异分析在得到组装序列后，通过全基因组比对的分析方法，分析各菌株的基因组异同，并分析各菌株主要的功能成分及功能差异。此外，在菌群变异和分型的分析上，我们采用SNP、InDel、SV 等结构变异分析方法12进行研究。病原菌进化因素分析在变异分析的基础上构建菌群系统进化树345，并推断菌株分歧时间估算上67，计算菌群各家系的进化速率及选择压力8910。结合菌株背景信

5、息的联合分析：通过 SV 与谱系分支之间的关系，推断谱系特有片段，并结合基因组组分分析结果判断特有片段属性，并研究其可能的起源方式；结合分歧时间推断结果，推断该分支获得特异片段的时间段；结合基因组组分、毒力及耐药信息及系统进化分析结果，推断毒力或耐药基因在各分支中的分布情况，以及菌株获得耐药性或致病性的时间段及可能的来源。结合菌株的时间和地理信息，推断病原菌的起源及传播途径。通过对各种进化动力因素的分析，探索目标病原菌在进化过程中起关键作用的因素，根据选择压力分析结果，推断病原菌进化趋势，并研究其中的正选择基因的功能，提出其适应性进化的假设，并为生物防治或疫苗开发或病原性流行病控制提供参考性的

6、科学建议。实验验证：对于 SNP、InDel、SV 的结果可以设计引物，使用 PCR 扩增目标片段，并使用 sanger获得目标片段序列，进行验证。对于毒力或耐药相关的，可以进行敲除和互补实验，同时利用 Real-time PCR 对的表达量进定，从而验证其功能。3.4 预期结果菌株分化年代，个分支时间，病原菌途径，毒力或耐药在各分支中的分布，正选择及其相应功能。3.5 预期交付内容与形式SNP/InDel/SV 统计结果，表格形式。各类型 SV 在组上的分布图、系统发育树、致力或耐药在谱系中的分布、病原菌途径，形式。3.6 预期周期样品检测合格后，30 工作日完成建库。信息分析部分，30 工

7、作日起完成。3.7 价格策略参考价格为：30 株：20 万级别；50 株：30 万级别；100 株：50 万级别。但如果方案中涉及一些需要投入较多新开发的分析点，相应的成本和工作周期会有所增加，价格也会有所。3.8 可行性分析1.方案大部分内容源自以文章和大项目经验。2.信息分析有丰富的项目经验，并按本方案完成过一些大项目。3.BGI 大有力保障。4经典案例途径11氏菌的进化机制和全球样本选取：133 株菌，其中采样 118 株菌（ 103 株来自锯齿属类及其他非灵长类哺乳动物；14 株来自；1 株来自人身上的跳蚤），分别来自中国，国，前，马达加岛；另加 15 株已的氏菌。策略：100 pai

8、r end，cleandata 100X。分析内容：1 组装，core-pan genome，SNP 等变异；2.以假结核氏菌为外群，构建进化树，研究种间进化及地理；3.分子进化速率分析。分析结果：1 新发现：比之前的研究发现多了两个分支，其中一个分支中的菌株离古老菌株较近，且只出现，推断中国可能是菌发源地之一；2途径：a. 西安青海；b. 青海亚州中部/欧洲/南亚/东南亚四个方向分别；c. 青海高原地区循环进行的进化；3经历了快速的速率变化，每次暴发进化速率就加快，并产生一个较大的分支；4菌不易接受外源，交流也很少。5参考文献1 Li, Ruiqiang, et al. De novo as

9、sembly of human genomes with massively parallel short read sequencing. Genomeresearch 20.2 (2010): 265-272.2 Li, Yingrui, et al. Structural variationwo human genomes mapped at single-nucleotide resolution by wholegenome de novo assembly. Nature biotechnology 29.8 (2011): 723-730.3 Guindon S, Gascuel

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