surgumedВестник СурГУ. МедицинаVestnik SurGU. Meditsina2949-3447Сургутский государственный университет10.35266/2949-3447-2025-2-11surgumed-863Research ArticleМЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕLIFE SCIENCES. ORIGINAL RESEARCHСРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ТАКСОНОМИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ БАКТЕРИЙ ПО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ГЕНА 16S С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИЙ СЕКВЕНИРОВАНИЯ ILLUMINA И NANOPORE НА ПРИМЕРЕ НЕФТЯНЫХ ОБРАЗЦОВCOMPARISON OF BACTERIA TAXONOMIC PROFILING METHODS VIA 16S RRNA GENE SEQUENCING USING ILLUMINA AND NANOPORE TECHNOLOGIES ON OIL SAMPLEShttps://orcid.org/0000-0003-2456-8912БурлаченкоА. С.BurlachenkoA. S.

младший научный сотрудник

Junior Researcher

nastya_sergeevna99@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0028-9727НекрасоваД. А.NekrasovaA. D.

кандидат фармацевтических наук, биоинформатик

Candidate of Sciences (Pharmaceutics), Bioinformatician

https://orcid.org/0000-0003-0120-4163ДонниковМ. Ю.DonnikovM. Yu.

врач-лабораторный генетик, кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник

Geneticist, Candidate of Sciences (Medicine), Leading Researcher

https://orcid.org/0000-0001-7810-0675ЕрмаковА. М.ErmakovA. M.

заведующий лабораторией

Head of Laboratory

https://orcid.org/0000-0002-2390-8463ЖдановаЕ. С.ZhdanovaE. S.

младший научный сотрудник

Junior Researcher

https://orcid.org/0000-0002-0918-7129КоваленкоЛ. В.KovalenkoL. V.

доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой патофизиологии и общей патологии, директор Медицинского института

Doctor of Sciences (Medicine), Professor, Head of Pathophysiology and General Pathology Department, Director of Medical Institute

https://orcid.org/0009-0000-7015-1208ДаниловЛ. Г.DanilovL. G.

младший научный сотрудник

Junior Researcher

https://orcid.org/0000-0002-0091-2224ГлотовО. С.GlotovO. S.

доктор биологических наук, заведующий отделом экспериментальной медицинской вирусологии, молекулярной генетики и биобанкинга

Doctor of Sciences (Biology), Head of the Experimental Medical Virology, Molecular Genetics and Biobanking Department

Сургутский государственный университет, Сургут; Детский научно-клинический центр инфекционных болезней Федерального медико-биологического агентства, Санкт-ПетербургРоссияSurgut State University, Surgut; Pediatric Research and Clinical Center for Infectious Diseases under the Federal Medical Biological Agency, Saint PetersburgRussian FederationООО «Сербалаб», Санкт-ПетербургРоссияООО “Cerbalab”, Saint PetersburgRussian FederationСургутский государственный университет, СургутРоссияSurgut State University, SurgutRussian FederationИнститут теоретической и экспериментальной биофизики РАН, ПущиноРоссияInstitute of Theoretical and Experimental Biophysics of Russian Academy of Sciences, PushchinoRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет, Санкт-ПетербургРоссияSaint-Petersburg State University, Saint PetersburgRussian FederationДетский научно-клинический центр инфекционных болезней Федерального медико-биологического агентства, Санкт-ПетербургРоссияPediatric Research and Clinical Center for Infectious Diseases under the Federal Medical Biological Agency, Saint PetersburgRussian Federation2025200620251828187Copyright © Бурлаченко А.С., Некрасова Д.А., Донников М.Ю., Ермаков А.М., Жданова Е.С., Коваленко Л.В., Данилов Л.Г., Глотов О.С., 20252025Бурлаченко А.С., Некрасова Д.А., Донников М.Ю., Ермаков А.М., Жданова Е.С., Коваленко Л.В., Данилов Л.Г., Глотов О.С.Burlachenko A.S., Nekrasova A.D., Donnikov M.Y., Ermakov A.M., Zhdanova E.S., Kovalenko L.V., Danilov L.G., Glotov O.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.surgumed.ru/jour/article/view/863

Использование современных методов секвенирования позволяет определять таксономическое разнообразие различных бактериальных сообществ. В особенности это позволяет оценить разнообразие штаммов бактерий, которые являются некультивируемыми. На текущий момент существует 2 поколения технологий секвенирования, позволяющие определять разнообразие микробного сообщества – 2‑е поколение (представлено Illumina и BGI) и 3‑е поколение (Nanopore и PacBio). Однако, так как данные технологии используют разные подходы к секвенированию, встает вопрос о воспроизводимости получаемых результатов. Проведенные исследования показали, что результаты, полученные с использованием методов секвенирования Illumina и Nanopore, различаются по индексам разнообразия и таксономическому разнообразию. Полученные результаты выявляют необходимость в разработке изменения методов пробоподготовки и выделения дезоксирибонуклеиновых кислот для получения однозначного состава микробного сообщества.

The use of modern sequencing methods enables us to determine the taxonomic biodiversity of various bacterial communities. Specifically, it allows to assess the diversity of bacterial strains that are not cultured. At present, there are two generations of sequencing technologies that enable the determination of microbial community diversity: 2nd generation (represented by Illumina and BGI) and 3rd generation (Nanopore and PacBio). However, as these technologies use different approaches to sequencing, there is a question of reproducibility of the results. This research revealed that using Illumina and Nanopore sequencing methods differs in terms of diversity indices and taxonomic diversity. This data emphasizes the requirement to develop advanced methods for sample preparation and DNA sequencing to achieve an unequivocal microbial community profile.

метагеномика нефтиIlluminaнанопорасеквенирование нефтяных образцовoil metagenomicsIlluminananoporeoil samples sequencingработа выполнена при поддержке Российского Фонда научно-технологического развития Югры (грант № 2023-568-05)ReferencesRang F. J., Kloosterman W. P., de Ridder J. From squiggle to basepair: Computational approaches for improving nanopore sequencing read accuracy // Genome Biology. 2018. Vol. 19.Rang F. J., Kloosterman W. P., de Ridder J. From squiggle to basepair: Computational approaches for improving nanopore sequencing read accuracy // Genome Biology. 2018. Vol. 19.Wick R. R., Judd L. M., Gorrie C. L. et al. Completing bacterial genome assemblies with multiplex MinION sequencing // Microbial Genomics. 2017. Vol. 3, no. 10. https://doi.org/10.1099/mgen.0.000132.Wick R. R., Judd L. M., Gorrie C. L. et al. Completing bacterial genome assemblies with multiplex MinION sequencing // Microbial Genomics. 2017. Vol. 3, no. 10. https://doi.org/10.1099/mgen.0.000132.Karst S. M., Dueholm M. S., McIlroy S. J. et al. Retrieval of a million high-quality, full-length microbial 16S and 18S rRNA gene sequences without primer bias // Nature Biotechnology. 2018. Vol. 36. P. 190–195. https://doi.org/10.1038/nbt.4045.Karst S. M., Dueholm M. S., McIlroy S. J. et al. Retrieval of a million high-quality, full-length microbial 16S and 18S rRNA gene sequences without primer bias // Nature Biotechnology. 2018. Vol. 36. P. 190–195. https://doi.org/10.1038/nbt.4045.Kerkhof L. J., Dillon K. P., Häggblom M. M. et al. Profiling bacterial communities by MinION sequencing of ribosomal operons // Microbiome. 2017. Vol. 5.Kerkhof L. J., Dillon K. P., Häggblom M. M. et al. Profiling bacterial communities by MinION sequencing of ribosomal operons // Microbiome. 2017. Vol. 5.Бурлаченко А. С., Данилов Л. Г., Глотов О. С. Оптимизация метода выделения бактериальной ДНК из нефтяных образцов // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2024. № 4. С. 9.Бурлаченко А. С., Данилов Л. Г., Глотов О. С. Оптимизация метода выделения бактериальной ДНК из нефтяных образцов // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2024. № 4. С. 9.Klindworth A., Pruesse E., Schweer T. et al. Evaluation of general 16S ribosomal RNA gene PCR primers for classical and next-generation sequencing-based diversity studies // Nucleic Acids Research. 2012. Vol. 41, no. 1.Klindworth A., Pruesse E., Schweer T. et al. Evaluation of general 16S ribosomal RNA gene PCR primers for classical and next-generation sequencing-based diversity studies // Nucleic Acids Research. 2012. Vol. 41, no. 1.Neubeck A., Sun L., Müller B. et al. Microbial community structure in a serpentine-hosted abiotic gas seepage at the Chimaera Ophiolite, Turkey // Applied and Environmental Microbiology. 2017. Vol. 83, no. 12.Neubeck A., Sun L., Müller B. et al. Microbial community structure in a serpentine-hosted abiotic gas seepage at the Chimaera Ophiolite, Turkey // Applied and Environmental Microbiology. 2017. Vol. 83, no. 12.The R Project for Statistical Computing. URL: https://www.r-project.org/ (дата обращения: 01.04.2025).The R Project for Statistical Computing. URL: https://www.r-project.org/ (дата обращения: 01.04.2025).Callahan B. J., McMurdie P. J., Rosen M. J. et al. DADA2: Highresolution sample inference from Illumina amplicon data // Nature Methods. 2016. Vol. 13. P. 581–583. https://doi.org/10.1038/nmeth.3869.Callahan B. J., McMurdie P. J., Rosen M. J. et al. DADA2: Highresolution sample inference from Illumina amplicon data // Nature Methods. 2016. Vol. 13. P. 581–583. https://doi.org/10.1038/nmeth.3869.Quast C., Pruesse E., Yilmaz P. et al. The SILVA ribosomal RNA gene database project: Improved data processing and web-based tools // Nucleic Acids Research. 2013. Vol. 41. P. D590–D596. https://doi.org/10.1093/nar/gks1219.Quast C., Pruesse E., Yilmaz P. et al. The SILVA ribosomal RNA gene database project: Improved data processing and web-based tools // Nucleic Acids Research. 2013. Vol. 41. P. D590–D596. https://doi.org/10.1093/nar/gks1219.McMurdie P. J., Holmes S. phyloseq: An R package for reproducible interactive analysis and graphics of microbiome census data // PLoS ONE. 2013. Vol. 8, no. 4. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0061217.McMurdie P. J., Holmes S. phyloseq: An R package for reproducible interactive analysis and graphics of microbiome census data // PLoS ONE. 2013. Vol. 8, no. 4. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0061217.Oksanen J., Simpson G. L., Blanchet F. G. et al. vegan: Community Ecology Package. URL: https://CRAN.R-project.org/package=vegan (дата обращения: 01.04.2025).Oksanen J., Simpson G. L., Blanchet F. G. et al. vegan: Community Ecology Package. URL: https://CRAN.R-project.org/package=vegan (дата обращения: 01.04.2025).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.