$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Karmaşık klinik veya çevresel örnekleri (örneğin, dışkı, toprak) analiz ederken, DNA'nın çıkarılması için kullanılan iki ana metodoloji vardır. Birincisi, yoğun bir boncuk çırpma aşaması kullanılarak matrisin mekanik olarak bozulmasıdır, ikincisi ise bakteri hücrelerini kimyasal olarak serbest bırakmak ve aynı anda matristen PCR inhibitörlerini inhibe etmek için matrisin enzimatik bir bozulmasıdır. Bu iki tür ekstraksiyon yönteminin çalıştığı farklı araçlar göz önüne alındığında, önceki çalışmaların uygun DNA ekstraksiyon yönteminin hem yüksek oranda numuneye hem de analize bağlı olduğunu göstermesi şaşırtıcı değildir. Karşılaştırmalı DNA ekstraksiyon çalışmaları daha önce bazı yöntemlerin çevresel örneklerden1-3 elde edilen DNA kalitesi ve miktarının iyileştirilmesi için daha uygun olduğunu gösterirken, diğerleri denatüre edici gradyan jel elektroforezi (DGGE)4-6, terminal kısıtlama fragmanı uzunluk polimorfizmi (T-RFLP)7, otomatik ribozomal intergenik aralayıcı analizi (ARISA)8 ve filogenetik mikrodiziler9 gibi topluluk düzeyinde analizler için iyileştirmeler göstermiştir. Bu nedenle, özellikle bakteri topluluğu analizlerindeki son gelişmeler göz önüne alındığında, çevresel örneklerin türlerine ve bu örnekler üzerinde gerçekleştirilen analiz türlerine göre uygun DNA ekstraksiyon yöntemlerinin kullanılması veya geliştirilmesi gerekmektedir.
Yeni nesil dizileme, daha kantitatif topluluk değerlendirmeleri (örneğin, kantitatif PCR (qPCR)) ile bağlantılı olarak, çevresel ve klinik bilimlerde daha yaygın hale geliyor, ancak DNA ekstraksiyon yöntemlerinin bu veri setleri üzerindeki etkisini belirlemek için çok az araştırma yapılmıştır. DNA ekstraksiyonu karşılaştırma çalışmalarının çoğu, tarımsal hayvan örneklerinden değil, insan veya insan model örneklerinden10,11 elde edilen mikrobiyomik topluluk tahminleriyle ilgilendi. Kanatlı odaklı az sayıdaki yeni nesil dizileme çalışması, spesifik metagenomik12,13 veya mikrobiyomik14 sorularını ele aldı; DNA ekstraksiyon yönteminin elde edilen mikrobiyomik analizler üzerindeki etkisini tartışmadılar. Kümes hayvanı üretimiyle ilgili çevresel örneklerin (örn. dışkı, altlık/yatak takımı, mera toprağı) karmaşık doğası göz önüne alındığında, DNA ekstraksiyon yöntemlerinin dikkatli bir şekilde seçilmesi gerekir. Kümes hayvanlarıyla ilgili çevresel numunelerin çok sayıda PCR inhibitörü içerdiği bilinmektedir ve PCR ve müteakip aşağı akış analizi için 500 kata kadar DNA özü seyreltmeleri gerekli olmuştur15-17. Bu nedenle, sadece matrisi fiziksel olarak bozmak için değil, aynı zamanda mevcut çok sayıda inhibitörü azaltabilmek/ortadan kaldırabilmek için DNA ekstraksiyon yöntemlerinin bu tür numuneler için optimize edilmesi önemlidir.
Enzimatik bir ekstraksiyon yöntemi olan QIAamp DNA Dışkı Mini Kiti, zor bağırsak/dışkı örneklerinden(1,18,19) DNA ekstrakte edilirken "altın standart" olarak kabul edilmiştir ve kümes hayvanı çevre örneklerine başarıyla uygulanmıştır8,14. PCR inhibitörlerinin tescilli bir matris kullanılarak enzimatik olarak uzaklaştırılması, otomatik iş istasyonları kullanarak verimi önemli ölçüde artırma (ve numune işleme hatasını azaltma) yeteneği gibi, bu tür çevresel numuneler için bu yöntemi kullanmanın en büyük avantajlarından biridir. Önemli bir dezavantaj, bakteri hücrelerini çevresel matristen fiziksel olarak ayırmak için mekanik bir homojenizasyon adımının olmamasıdır. Kanatlı kökenli olmayan bağırsak ve dışkı örneklerini test ederken, bir DNA ekstraksiyon protokolüne boncuk çırpma veya mekanik bozulma adımının eklenmesi, ekstraksiyon verimliliğini9, DNA verimi/kalitesi1,4,5'i önemli ölçüde artırdı ve zenginlik, çeşitlilik ve kapsama açısından aşağı akış topluluk analizlerini önemli ölçüde iyileştirdi5,6,11. Bu çalışmalar sadece mekanik boncuk çırpma yöntemlerini "altın standart" enzimatik yöntemle karşılaştırmakla kalmadı, aynı zamanda bazıları sonuçları iyileştirmek için mekanik boncuk çırpma adımını enzimatik protokole ekledi6,9,11.
Yukarıdaki çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre, bakteri topluluğu analizleri (hem kalitatif hem de kantitatif), enzimatik yönteme mekanik bir homojenizasyon aşamasının eklenmesi yoluyla kümes hayvanlarıyla ilgili çevresel örneklerden iyileştirilebilir. Bu nedenle, bu çalışmanın amacı iki yönlüydü: (1) hem mekanik (güçlü homojenizasyon adımı) hem de enzimatik (PCR inhibitörü uzaklaştırma ve otomasyon) ekstraksiyon yöntemlerinin en çok arzu edilen yönlerini kullanan yeni bir DNA ekstraksiyon tekniği geliştirmek ve (2) bu yeni yöntemin kantitatif (qPCR yoluyla) ve kalitatif (mikrobiyomik yoluyla) bakteri topluluğu değerlendirmelerini temsili mekanik ve enzimatik yöntemlerle karşılaştırmak.