一种基于人体条件致病菌的室内微生态环境宜居性检测方法技术

本发明专利技术涉及环境生态监测领域，具体为一种基于人体条件致病菌的室内微生态环境宜居性检测方法。该检测方法包括采集模块、检测模块和计算模块三部分。采集模块收集待检测环境的菌群样品，并提取其DNA；检测模块以采集模块所提供的样品DNA为原料，进行高通量测序完成菌群检测；计算模块利用检测模块所获得的样品测序数据利用生物信息学手段对样品的菌群结构进行分析计算，得到室内微生态环境指数MiBE，以此判断当前室内环境是否存在致病风险。该方法操作简单、对样品无需过多预处理，检测灵敏、快速，整个处理及检测过程可在数小时以内完成，检测结果对黄种人和白种人都具有普适性，是公共场所室内环境领域研究中不可或缺的新定量化工具。定量化工具。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人体条件致病菌的室内微生态环境宜居性检测方法


[0001]本专利技术涉及环境生态监测领域，具体为一种基于人体条件致病菌的室内微生态环境宜居性检测方法。

技术介绍

[0002]现代社会的日常生活中，人们大约有三分之二的时间处于相对封闭的室内环境下，往往重复着：家庭-交通工具-办公室三点一线的生活，也意味着人们所接触的外界微生物多来自于室内环境。其中如交通枢纽、商场、农贸市场、医院、学校等公共场所人员密集，空气微生物更加复杂，室内空气中的微生物通过沉降至食物、与人体皮肤接触或和直接被吸入等多种方式与人体产生联系交互，影响人体微生物，进而也对人体健康有深远的影响。随着各种高通量组学手段的进步，对环境菌群、人体共生菌群角色的重新认识是近年来最重要的生物学发现之一：比如研究证明过于清洁的环境可能会增加儿童哮喘的患病率；共生菌群的紊乱与神经系统疾病、精神疾病、呼吸系统疾病、心血管系统疾病、胃肠道疾病、肝病、自身免疫病、代谢性疾病和癌症等有关；以及传染性病原带来的高致病风险。因此开展室内的微生态环境评价对于人体及环境微生态健康至关重要。
[0003]而培养法作为当前室内微生态环境的检测和评价的“金标准”，可培养检出的细菌仅占环境菌群的10％以下，可见该方法检测有局限性，且耗时长，进而需要一种于室内菌群环境中的条件致病菌含量及其多样性来检测/评价室内微生态环境的宜居程度的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种基于人体条件致病菌的室内微生态环境宜居性检测方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：
[0006]一种基于人体条件致病菌的公共场所室内微生态环境宜居性检测方法，包括采集模块(1)，检测模块(2)和计算模块(3)三个部分；
[0007]所述样品采集模块(1)，收集待检测环境的菌群样品，并提取其DNA；
[0008]所述检测模块(2)，以采集模块(1)所提供的样品DNA为原料，进行高通量测序完成菌群检测；
[0009]所述计算模块(3)，利用检测模块(2)所获得的样品测序数据利用生物信息学手段对样品的菌群结构进行分析计算，得到室内微生态环境指数MiBE，以此判断当前室内环境是否处存在致病风险，进而对待检测室内微生态环境的宜居性进行判断。
[0010]三个模块协同工作实现了对室内微生态环境的宜居性检测。
[0011]上述检测方法，所述的收集待测环境菌群样品，是指利用特殊材料和设计的取样拭子，在16cm2及以上的室内表面范围内，蘸取缓冲液反复摩擦50次，获取环境菌群。取样拭子的头部由纤维材料制成，不易损伤室内表面，且细菌易于洗脱。具体操作流程详见实施实例1。
[0012]所述的提取DNA，是指一种优化的环境微生物DNA提取方法，具体操作流程详见实施实例2。
[0013]所述高通量测序为对对收集的样品进行扩增子测序，扩增区域为16S rDNA的保守区域(V1-V3区)，引物为27F：5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3'；534R：5'-ATTACCGCGGCTGCTGG-3'。
[0014]所述获得的样品测序数据以GreenGenes的16S rRNA全长序列数据库为依据，使用QIIME、Trimmomatic、FLASH、Fastx Toolkit和Parallel-Meta3中的一种或几种软件，对样品中所含细菌分类，进化分类中的菌属一层进行结构还原，最终获得样品中所含细菌的各个相对丰度值。
[0015]利用分析样品的菌群结构数据，利用公式计算获得MiBE值
[0016][0017]其中，N:待检测空间微生物群落中对人体健康有影响的细菌数量；P:微生物群落中与人类健康有关(致病菌)的i细菌的相对丰度；M:一个给定的微生物群落中的所有细菌的数量；X:i细菌的相对丰度；i为样品中某一种菌。
[0018]所述的室内微生态环境指数MiBE(Microbial index of Built Environment)，是指任何样品经过计算之后都会得到一个基于条件致病菌含量的累计值(accumulate abundance)和香浓值(Shannon index)以及辛普森值(Simpson index)，三者综合考虑，计算即为微生态环境指数MiBE，该指标包括了条件致病菌总相对含量和相关疾病风险两个层面的描述信息。
[0019]所述的MiBE中，致病菌相对含量的累计值越高(取值范围0-1之间)，香浓和辛普森指数越低，该样品所代表的微生态环境指数越低；而致病菌相对含量的累计值越低，香浓和辛普森指数越高，该样品所代表的微生态环境指数越高。
[0020]所述当MiBE超过0.15时，MiBE越高且微生物多样性指数越低，环境宜居性越差。
[0021]所述待检测环境可为交通枢纽、医院、学校、体育场馆、商贸市场等公共场所。
[0022]本专利技术所具有的优点：
[0023]本专利技术检测方法可适用于公共场所室内环境菌群(空气或表面)中条件致病菌及其多样性的检测方法，利用此方法还可以提示人体患病风险。该方法通过对菌群结构的检测，经过生物信息分析和模型打分，实现对室内微生态宜居程度的快速判断。该方法的建立将为公共场所室内环境检测提供新的工具。
[0024]本专利技术以菌群的结构和条件致病菌含量为判断指标，进而构建室内微生态环境宜居性检测方法，该方法为生物、医疗和卫生等领域的微生态研究提供全新的、客观的定量化研究方法。利用此方法可以诊断室内环境的致病菌存在状态，预警相关人体疾病的风险，还可以提示室内环境的宜居性和清洁策略等。本专利技术属于生物技术和医疗健康领域，可为公共场所室内环境(如机场、车站、医院等)检测提供指导。
附图说明：
[0025]图1为本专利技术是实例提供的检测流程图。
[0026]图2为利用本专利技术方法检测某机场环境样品中MiBE指数比较。
具体实施方式：
[0027]以下结合实例对本专利技术的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本专利技术，并不局限于本专利技术。
[0028]本专利技术方法基于室内菌群环境中的条件致病菌含量及其多样性来评价室内微生态环境的宜居程度，该方法通过对环境菌群结构的检测和分析，评估人体条件致病菌的含量及其多样性，通过量化手段为室内微生态环境的宜居性提供检测指标，预警人体患病风险，并为室内感染管控、清洁策略提供参考。该方法操作简单、对样品无需过多预处理，检测灵敏、快速，整个处理及检测过程可在几小时以内完成，克服了传统方法不客观不灵敏的问题。该方法的建立将为日常室内环境检测和治理提供新的工具。
[0029]实施例1：环境菌群样品采集
[0030]1.确定用拭子采集样品过程中的指定取样位置(对于部分干净的环境样品，要≥25cm2)，用标尺/模板标记16cm 2
的区域。
[0031]2.对所有收集管进行标记。
[0032]3.戴上橡胶手套，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人体条件致病菌的公共场所室内微生态环境宜居性检测方法，其特征在于：包括采集模块(1)，检测模块(2)和计算模块(3)三个部分；所述样品采集模块(1)，收集待检测环境的菌群样品，并提取其DNA；所述检测模块(2)，以采集模块(1)所提供的样品DNA为原料，进行高通量测序完成菌群检测；所述计算模块(3)，利用检测模块(2)所获得的样品测序数据利用生物信息学手段对样品的菌群结构进行分析计算，得到室内微生态环境微生态指数MiBE，进而对待检测室内微生态环境的宜居性进行判断。2.根据权利要求1所述的样品采集模块，其特征在于：利用环境取样拭子，在≥16cm2的室内表面范围内，蘸取缓冲液反复摩擦10-50次，获取室内环境菌群。3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述高通量测序为对对收集的样品进行扩增子测序，扩增区域为16S rDNA的保守区域，引物为27F：5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3'；534R：5'-ATTACCGCGGCTGCTGG-3'。4.根据权利要求1所述的检测方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐健，孙政，朱鹏飞，张丽丽，代娅婕，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：