scholarly journals Whole genome shotgun metagenomic sequencing to identify differential abundant microbiome features between dementia and mild cognitive impairment (MCI) in AD subjects

2021 ◽  
Vol 17 (S5) ◽  
Author(s):  
Sohyun Jeong ◽  
Li‐Kai Huang ◽  
Ming‐Ju Tsai ◽  
Yi‐Tyng Liao ◽  
Yow‐Sien Lin ◽  
...  
PLoS ONE ◽  
2020 ◽  
Vol 15 (2) ◽  
pp. e0228899 ◽  
Author(s):  
Kyle D. Brumfield ◽  
Anwar Huq ◽  
Rita R. Colwell ◽  
James L. Olds ◽  
Menu B. Leddy

mSphere ◽  
2020 ◽  
Vol 5 (1) ◽  
Author(s):  
Doratha A. Byrd ◽  
Rashmi Sinha ◽  
Kristi L. Hoffman ◽  
Jun Chen ◽  
Xing Hua ◽  
...  

ABSTRACT Few previous studies have assessed stability and “gold-standard” concordance of fecal sample collection methods for whole-genome shotgun metagenomic sequencing (WGSS), an increasingly popular method for studying the gut microbiome. We used WGSS data to investigate ambient temperature stability and putative gold-standard concordance of microbial profiles in fecal samples collected and stored using fecal occult blood test (FOBT) cards, fecal immunochemical test (FIT) tubes, 95% ethanol, or RNAlater. Among 15 Mayo Clinic employees, for each collection method, we calculated intraclass correlation coefficients (ICCs) to estimate stability of fecal microbial profiles after storage for 4 days at ambient temperature and concordance with immediately frozen, no-solution samples (i.e., the putative gold standard). ICCs were estimated for multiple metrics, including relative abundances of select phyla, species, KEGG k-genes (representing any coding sequence that had >70% identity and >70% query coverage with respect to a known KEGG ortholog), KEGG modules, and KEGG pathways; species and k-gene alpha diversity; and Bray-Curtis and Jaccard species beta diversity. ICCs for microbial profile stability were excellent (≥90%) for fecal samples collected via most of the collection methods, except those preserved in 95% ethanol. Concordance with the immediately frozen, no-solution samples varied for all collection methods, but the number of observed species and the beta diversity metrics tended to have higher concordance than other metrics. Our findings, taken together with previous studies and feasibility considerations, indicated that FOBT cards, FIT tubes, and RNAlater are acceptable choices for fecal sample collection methods in future WGSS studies. IMPORTANCE A major direction for future microbiome research is implementation of fecal sample collections in large-scale, prospective epidemiologic studies. Studying microbiome-disease associations likely requires microbial data to be pooled from multiple studies. Our findings suggest collection methods that are most optimal to be used standardly across future WGSS microbiome studies.


mSphere ◽  
2020 ◽  
Vol 5 (4) ◽  
Author(s):  
Louis-Marie Bobay ◽  
Emily F. Wissel ◽  
Kasie Raymann

ABSTRACT Host-associated microbiomes can be critical for the health and proper development of animals and plants. The answers to many fundamental questions regarding the modes of acquisition and microevolution of microbiome communities remain to be established. Deciphering strain-level dynamics is essential to fully understand how microbial communities evolve, but the forces shaping the strain-level dynamics of microbial communities remain largely unexplored, mostly because of methodological issues and cost. Here, we used targeted strain-level deep sequencing to uncover the strain dynamics within a host-associated microbial community using the honey bee gut microbiome as a model system. Our results revealed that amplicon sequencing of conserved protein-coding gene regions using species-specific primers is a cost-effective and accurate method for exploring strain-level diversity. In fact, using this method we were able to confirm strain-level results that have been obtained from whole-genome shotgun sequencing of the honey bee gut microbiome but with a much higher resolution. Importantly, our deep sequencing approach allowed us to explore the impact of low-frequency strains (i.e., cryptic strains) on microbiome dynamics. Results show that cryptic strain diversity is not responsible for the observed variations in microbiome composition across bees. Altogether, the findings revealed new fundamental insights regarding strain dynamics of host-associated microbiomes. IMPORTANCE The factors driving fine-scale composition and dynamics of gut microbial communities are poorly understood. In this study, we used metagenomic amplicon deep sequencing to decipher the strain dynamics of two key members of the honey bee gut microbiome. Using this high-throughput and cost-effective approach, we were able to confirm results from previous large-scale whole-genome shotgun (WGS) metagenomic sequencing studies while also gaining additional insights into the community dynamics of two core members of the honey bee gut microbiome. Moreover, we were able to show that cryptic strains are not responsible for the observed variations in microbiome composition across bees.


2020 ◽  
Vol 6 (8) ◽  
Author(s):  
Ana Elena Pérez-Cobas ◽  
Laura Gomez-Valero ◽  
Carmen Buchrieser

Metagenomics and marker gene approaches, coupled with high-throughput sequencing technologies, have revolutionized the field of microbial ecology. Metagenomics is a culture-independent method that allows the identification and characterization of organisms from all kinds of samples. Whole-genome shotgun sequencing analyses the total DNA of a chosen sample to determine the presence of micro-organisms from all domains of life and their genomic content. Importantly, the whole-genome shotgun sequencing approach reveals the genomic diversity present, but can also give insights into the functional potential of the micro-organisms identified. The marker gene approach is based on the sequencing of a specific gene region. It allows one to describe the microbial composition based on the taxonomic groups present in the sample. It is frequently used to analyse the biodiversity of microbial ecosystems. Despite its importance, the analysis of metagenomic sequencing and marker gene data is quite a challenge. Here we review the primary workflows and software used for both approaches and discuss the current challenges in the field.


2017 ◽  
Vol 2 (2) ◽  
pp. 110-116
Author(s):  
Valarie B. Fleming ◽  
Joyce L. Harris

Across the breadth of acquired neurogenic communication disorders, mild cognitive impairment (MCI) may go undetected, underreported, and untreated. In addition to stigma and distrust of healthcare systems, other barriers contribute to decreased identification, healthcare access, and service utilization for Hispanic and African American adults with MCI. Speech-language pathologists (SLPs) have significant roles in prevention, education, management, and support of older adults, the population must susceptible to MCI.


2015 ◽  
Vol 72 (4) ◽  
pp. 225-231
Author(s):  
Irene Bopp-Kistler

Vor der Diagnoseeröffnung geht sowohl für die Demenzerkrankten, wie aber auch für ihre Angehörigen eine lange Zeit der Unsicherheit, der Verunsicherung, der Angst, der Zweifel, aber auch von Konflikten voraus. Der Beginn einer neurodegnerativen Erkrankung ist immer mit sehr vielen offenen Fragen verbunden. Wenn jüngere Patienten noch im Berufsleben stehen, löst bereits das Stadium des Mild Cognitive Impairment Fehlleistungen, Burnout, Mobbing, Depression und Krankschreibung aus. In der Partnerschaft entstehen Konflikte und Schuldzuweisungen. Es ist viel zu wenig bekannt, dass meist diese Probleme auf Beziehungsebene belastender sind als die typischen Defizite, die auf die Demenzerkrankung zurückzuführen sind. Es besteht leider immer noch die Meinung, dass sich eine Abklärung und Diagnosestellung nur bei Krankheiten lohnt, die auch behandelbar sind. Ziel jeder evidenzbasierten Medizin sollte es aber sein, den Patienten und ihren Angehörigen eine möglichst gute Lebensqualität zu geben. Und diese Forderung ist besonders bezüglich Demenzdiagnose zu stellen. Ein offenes Diagnoseeröffnungsgespräch ermöglicht es den Patienten und ihren Angehörigen, sich mit der Situation auseinander zu setzen, miteinander Lösungsstrategien zu suchen in der herausfordernden Situation einer Demenzerkrankung, die immer das ganze familiäre und soziale System betrifft. Der Patient hat das Recht auf Information über seine Diagnose, das gilt auch für die Demenzerkrankten. Das Diagnosegespräch erfordert Zeit und höchste Professionalität, das Wissen um die individuellen Defizite und Ressourcen, die soziale Situation und die Biographie und Persönlichkeit der Patienten, aber auch ihrer Angehörigen. Das Diagnosegespräch löst viele Emotionen aus, es ist wichtig auf diese einzugehen und diese auch aufzunehmen. Primär sollte mit dem Patienten gesprochen werden, aber möglichst im Beisein der Angehörigen, wichtig dabei ist die Wertschätzung des Demenzerkrankten auch bei Anosognosie. Den Angehörigen sollten nicht Ratschläge gegeben werden, sondern es sollte in einem therapeutischen Gespräch auf ihre Gefühle des permanenten Abschiednehmens der geliebten Person eingegangen werden, auf ihre Trauer und Wut. Erst dann wird die Grundlage gelegt, damit gemeinsam im Sinne eines verhaltenstherapeutisch-systemischen Settings Lösungsstrategien gefunden werden können. Begleitung von Demenzerkrankten und ihren Angehörigen bedeutet somit nicht nur Case-Management und Beratung, wobei auch dies von großer Wichtigkeit ist, sondern sich Einlassen auf die veränderte Beziehung und Situation. Dann kann Resilienz entstehen, welche Voraussetzung dafür ist, dass die langdauernde Krankheit, die mit einem permanenten Abschiednehmen verbunden ist, gemeistert werden kann.


2014 ◽  
Vol 25 (1) ◽  
pp. 17-30 ◽  
Author(s):  
Elke Kalbe ◽  
Annette Petrelli

Neuropsychologische Defizite bei Parkinsonpatienten sind häufig und umfassen typischerweise exekutive Störungen, Gedächtnis- (v. a. strategische Enkodier- und Abruf‐) Defizite, visuell-räumliche sowie Aufmerksamkeitsstörungen. Die Punktprävalenz der leichten kognitiven Störungen bei Parkinsonpatienten (Mild Cognitive Impairment in Parkinson′s Disease, PD-MCI), für die 2012 Forschungskriterien publiziert wurden, wird im Mittel auf 27 % geschätzt werden; die Punktprävalenz der Parkinson-Demenz (Parkinson′s Disease Dementia, PDD) wird mit etwa 30 % angegeben. Longitudinal entwickeln die meisten Parkinsonpatienten während ihrer Erkrankung eine kognitive Störung. Aufgrund ihrer Häufigkeit und Relevanz ist es wichtig, diese zu diagnostizieren. Für die Therapie der PDD ist der Acetylcholinesterasehemmer Rivastigmin zugelassen; andere zugelassene Behandlungsmöglichkeiten existieren derzeit nicht. Die Evidenzlage zu nicht-pharmakologischen Interventionsansätzen ist bislang unzureichend; erste Studien zur Wirksamkeit kognitiven Trainings sowie physischer Aktivität sind jedoch vielversprechend.


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