Alpha Tauri 3D-graphics | Shutterstock
De studie suggereerde ook dat een vergelijkbare benadering zou kunnen worden gebruikt om dierlijke en schimmelcomponenten van onze voeding te bepalen.
DNA-barcodering is een techniek die korte DNA-sequenties gebruikt om de soort van een organisme snel te identificeren. Over de wereld, wetenschappers hebben samengewerkt om alle levende wezens DNA-barcodes te krijgen.
DNA-metabarcodering is een speciaal type barcode dat kan worden toegepast op monsters die meer dan één organisme bevatten. Het gebruikt dezelfde referentiedatabases als barcodes, maar maakt het mogelijk taxa van gemengde monsters te identificeren met behulp van high-throughput sequencing-methoden. Het potentieel van de techniek is enorm, waardoor de soortensamenstelling in vrijwel elk monster kan worden bepaald.
De huidige studie, die onlangs in het tijdschrift werd gepubliceerd mSystemen , toonde aan dat voedingsplanten-DNA in menselijke ontlastingsmonsters kan worden geamplificeerd en gesequenced met behulp van technieken die vaak worden toegepast in onderzoeken naar dieren in het wild.
"DNA-sequencing heeft ons een grote hoeveelheid nieuwe gegevens opgeleverd over zaken als microbiologie in de darm en persoonlijke genetica. Deze studie suggereert dat dezelfde krachtige technologie ons ook zou kunnen vertellen wat we eten, wat vaak moeilijk te meten is.
Senior auteur Lawrence David, van het Duke Center for Genomic and Computational Biology
Er worden al veel technieken gebruikt om de inname via de voeding te beoordelen, maar de meeste zijn afhankelijk van de zelfrapportage van mensen over wat ze hebben gegeten. Deze methode voor het verzamelen van gegevens is onderhevig aan geheugenfouten en vooringenomenheid bij de rapportage en is ook afhankelijk van iemands cognitieve vermogen om enquêtes te beantwoorden.
Met behulp van DNA-metabarcodering, wetenschappers kunnen DNA dat aanwezig is in een ontlastingsmonster amplificeren en een referentiedatabase gebruiken om de sequenties aan voedselproducten toe te wijzen.
"Ik zie DNA-metabarcodering heel erg als een streepjescode in een supermarkt. We kunnen een bepaalde DNA-sequentie zien als een unieke identificatie voor een bepaalde voedselsoort, " zegt co-auteur Brianna Petrone, ook van Duke University.
David en co-eerste auteur Aspen Reese van Harvard University, werden gevraagd om het onderzoek te starten nadat ze ecologen Rob Pringle van Princeton University en Tyler Kartzinel van Brown University hadden ontmoet. Die onderzoekers gebruikten DNA-metabarcodering om complexe voedselwebben tussen herbivoren in de Afrikaanse savanne te analyseren.
David en Reese vroegen zich af of de methode ook gebruikt zou kunnen worden om mensen te bestuderen.
Er is een groeiend oeuvre op het gebied van het microbioom dat aangeeft dat specifieke voedingsmiddelen waarschijnlijk de niveaus van specifieke bacteriën in de darm veranderen of vormgeven, maar we hebben vaak geen begeleidende voedingsgegevens voor de microbioomstudies."
Lawrence David
Voor de studie, de onderzoekers haalden DNA uit de koude opslag dat was geëxtraheerd uit ontlasting die in een van hun eerdere onderzoeken was gebruikt.
"We hebben een paar jaar geleden toevallig een onderzoek gedaan waarbij we voedsel aan het bereiden waren voor deelnemers aan een microbioomdieetinterventie, en we wisten precies wat ze aten in een bepaalde week toen hun ontlasting werd verzameld, " zegt David.
Ze bepaalden een streepjescodegebied van chloroplast-DNA in monsters genomen van 11 mensen die zowel vrij gekozen als gecontroleerde diëten hadden gevolgd.
Ze hebben met succes planten-DNA geamplificeerd voor ongeveer de helft van de monsters, die steeg tot 70% toen monsters van mensen die een gecontroleerde, plantaardig voedsel werden gebruikt.
Het meeste DNA waarvan de sequentie werd bepaald, kwam overeen met menselijke voedselplanten die algemeen door mensen worden geconsumeerd, inclusief granen, groenten en fruit.
"Algemeen, er was een goede brede overeenstemming tussen de voedingsmiddelen die werden vermeld in de dagboeken die door de deelnemers aan de studie werden bijgehouden en de voedingsmiddelen die we uit de ontlasting hebben gesequenced, " zegt David. "Als een voedingsmiddel in het dieetverslag is geschreven, ongeveer 80% van de tijd, we hebben het ook gevonden door deze metabarcoding-aanpak."
Het relatief hoge percentage PCR-mislukkingen en het onvermogen om bepaalde planten op sequentieniveau te onderscheiden, laat ruimte voor verbetering in de toekomst.
Bijvoorbeeld, kool, broccoli, koolrabi en spruitjes zijn allemaal plantenvariëteiten binnen dezelfde soort en de onderzoekers konden ze niet onderscheiden met behulp van de chloroplast-DNA-sequenties.
Het enige voedsel in het dieet dat niet detecteerbaar was, was koffie, mogelijk omdat het DNA is verslechterd of verdund door roosteren en brouwen.
David verwacht dat DNA-metabarcodering in toekomstige studies zal worden gebruikt, evenals voor dieetanalyse in eerdere onderzoeken.
Net als bij deze studie, Ik kan me voorstellen dat dit wordt gebruikt op gearchiveerd DNA om te zien of er onderliggende voedingsverschillen zijn die enkele van de microbioompatronen kunnen verklaren die in een onderzoek zijn waargenomen. Vooruit gaan, we kunnen ons ook voorstellen dat dit wordt gebruikt in nieuwe microbioomstudies om relaties tussen specifieke voedingsmiddelen en darmbacteriën te identificeren, evenals in bredere studies van voeding als aanvulling op traditionele dieetbeoordelingstechnieken."
Lawrence David
Koffie helpt bij het ontwikkelen van gezonde darmmicroben en bevordert de stoelgang
Microplastic voor het eerst ontdekt in menselijk afval
Kunnen van microalgen afgeleide antivirale verbindingen SARS-CoV-2 en andere virussen bestrijden?
Visslijm kan een potentiële bron van antibiotica zijn, blijkt uit onderzoek
Hebben vrouwen meer kans om langdurig COVID te ontwikkelen?
Prikkelbare darmziekte verhoogt het risico op dementie
Pancreatitis
De alvleesklier is een lange, platte klier die zich achter de maag in de bovenbuik bevindt. Zijn belangrijkste taak is het produceren van enzymen die helpen bij de spijsvertering van een persoon en ho
Hoe u uw immuunsysteem kunt versterken om het coronavirus te bestrijden
Terwijl de wereld worstelt met de pandemie van het coronavirus, steeds meer mensen proberen zich met alle mogelijke middelen tegen het virus te beschermen. Er zijn momenteel geen vaccins tegen het ern
Darmmicrobioom kan een rol spelen bij ernstige COVID-19
De huidige wereldwijde COVID-19-pandemie wordt veroorzaakt door bèta-coronavirus ernstig acuut respiratoir syndroom coronavirus-2 (SARS-CoV-2), die meer dan 22,1 miljoen mensen heeft besmet en wereldw