Основы планирования научного эксперимента при проведении сиквенс-анализа прокариотических геномов и бактериальных сообществ

Abstract

Введение. Любой научный эксперимент требует тщательной предварительной подготовки, при этом в медицинской биологии планирование экспериментальной части исследования имеет большое значение по причине широкой вариабельности свойств, характерной для биологических объектов. В секвенировании прокариотических геномов в настоящее время можно выделить два основных направления: секвенирование отдельных микробов, в том числе некультивируемых и секвенирование микробных биоценозов для изучения структуры сообщества. Цель исследования. Рассмотреть методологию планирования научного эксперимента при проведении секвенирования прокариотических геномов и бактериальных сообществ. Материалы и методы. Для поиска источников литературы использовали платформы Web of Science и Scopus. Осуществлен анализ публикаций с описанием оригинальных исследований и научных обзоров. Результаты. Планирование научного эксперимента – процедура выбора количества и условий проведения опытов, необходимых и достаточных для решения поставленной задачи с требуемой точностью. Описаны источники ошибок на этапе пробоподготовки, варианты применения высокопроизводительного секвенирования. Заключение. Метагеномика, метатранскриптомика и метапротеомика позволяют обнаружить ранее неизвестные некультивируемые микроорганизмы, описать их свойства и функции, обнаружить еще не изученные биомолекулы, а также охарактеризовать обитающие на теле человека микробные сообщества для здоровых людей и пациентов c различными заболеваниями

Background. Any scientific experiment requires careful preliminary preparation, and in medical biology planning of the experimental part of the study is of great importance due to the wide variability of properties characteristic of biological objects. In sequencing of prokaryotic genomes two main directions can be distinguished at present: sequencing of individual microbes, including uncultivated ones, and sequencing of microbial biocenoses to study the community structure. Objective. To consider the methodology of scientific experiment planning when sequencing prokaryotic genomes and bacterial communities. Material and Methods. The Web of Science and Scopus platforms were used to search for literature sources. Publications describing original studies and scientific reviews were analyzed. Results. Planning a scientific experiment is a procedure for selecting the number and conditions of experiments necessary and sufficient to solve the problem with the required accuracy. The sources of errors at the stage of sample preparation, variants of high-throughput sequencing application are described. Conclusions. Metagenomics, metatranscriptomics and metaproteomics make it possible to discover previously unknown unculturable microorganisms, describe their properties and functions, discover not yet studied biomolecules, and characterize microbial communities inhabiting the human body for healthy people and patients with various diseases