Metagenomiikan

Metagenomiikka on bioinformatiikan ja mikrobiologian tutkimusala, joka tutkii perimäaineksen kokonaisuutta mikrobiyhteisöissä suoraan näytteistä. Sen tavoitteena on tunnistaa yhteisön jäsenet, arvioida niiden suhteellisia määriä sekä määrittää niiden geneettiset ja toiminnalliset potentiaalit. Metagenomiikka mahdollistaa mikrobien tutkimisen ilman viljelyä, mikä on merkittävä etu, koska suurin osa ympäristön mikrobiikoista on vaikeasti viljeltävissä.

Tutkimus etenee usein näytteenotosta, DNA:n eristämisestä, sekvensoinnista ja bioinformatisesta analyysista. Yleisiä lähestymistapoja ovat 16S rRNA -geeniin perustuva verifiointi, jolla kartoitetaan yhteisön jäsenistö; sekä shotgun-metagenomiikka, jolla sekvensointi lukee koko näytteen genomisen sisällön ja mahdollistaa sekä geneettisen että toiminnallisen profiloitumisen. Lisäksi käytetään metatranskriptomiikkaa ja metaproteomiikkaa toiminnan kuvaamiseksi. Tulokset edellyttävät laadukkaan referenssikirjaston ja monimutkaisten tilastollisten menetelmien käyttöä.

Sovelluksia ovat ympäristöbiologia, maaperä- ja vesistöekologia, ihmisen suolistomikrobiston tutkimus, taudinaiheuttajien havaitseminen, bioenergian ja bioprosessien kehittäminen sekä teollinen bioteknologia.

Haasteina ovat näytteen saasteet, erot mikrobin kesken, sekvenssiongelmat ja analyyttinen tulkinta, sekä yksilön yksityisyyteen liittyvät kysymykset muun muassa terveystietojen käsittelyssä. Tulevaisuudessa kehitys suuntautuu paremman strain-tason resoluution, integrointiin eri -omics-tiedonlajien kanssa sekä reaaliaikaisten sovellusten kehittämiseen.