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인간 마이크로바이옴 프로젝트 (Human Microbiome Project, HMP)의 선두그룹 중 하나인 George Weinstock의 연구팀이 인간 장내 미생물을 full-length 16S sequencing 하여 Nature communication에 발표한 논문을 소개드립니다. 

이 논문에서 연구팀은 인간 장내 미생물군의 조성을 연구 할 때, short read sequencing에서 사용하는 sub-region amplification 방법에서 벗어나 long read sequencing을 이용한 full-length 16S를 사용해야 한다고 주장합니다. 

16S rRNA gene은 오랫동안 미생물 분석에 주요한 도구로 사용되었습니다. 하지만 연구진은 16S variable region을 타게팅한 short read sequencing이 분류학적으로 사용하기에 충분한 해상도를 달성 할 수 없음을 검증하였으며, 또한 full-length sequencing platform이 16S gene 사이의 미묘한 nucleotide substitution까지도 확인할 수 있을 정도로 충분한 정확도를 보여준다는 점을 확인하였습니다.

해당 연구에서는 HMP의 방대한 데이터베이스를 기반으로 샘플을 분석하였으며, 16S sequence에서 종을 식별하는 능력은 어떤 sub-region을 사용하였는지에따라 크게 달라지며, 각 sub-region간에 식별할수 있는 종에 큰 편차가 있음을 확인하였습니다. 반면에 full-length sequencing은 데이터베이스에서 해당 종을 식별하는데에 문제가 없었습니다.

•   V1–V3: good results for Escherichia / Shigella

•   V3–V5: good results for Klebsiella, 

•   V6–V9: good results for Clostridium and Staphylococcus

상기한 분류군은 모두 인간 장에 존재할 수 있기 때문에, full-length 16S (V1-V9)만이 인간 장내 미생물군에 대한 종합적인 이해를 제공할 수 있습니다.

Evaluation of 16S rRNA gene sequencing for species and strain-level microbiome analysis

Jethro S. Johnson et al.

Nature Communications volume 10, Article number: 5029 (2019)