【摘 要】
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目的:致病细菌对全世界的人类健康产生了相当大的影响。新一代宏基因组测序（m NGS）能够进行全面的病原体检测,并且在临床诊断领域变得越来越流行。菌株之间独特的致病性状要求m NGS达到菌株水平的分辨率,目前已开发的软件大多数专用于具有高细菌载量的肠道或环境微生物组。然而在临床上,已有软件在许多具有低细菌载量的标本上的表现还不能满足需求,亟需开发出一种针对于低细菌载量的种内分型程序。方法:本研究开发
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目的:致病细菌对全世界的人类健康产生了相当大的影响。新一代宏基因组测序（m NGS）能够进行全面的病原体检测,并且在临床诊断领域变得越来越流行。菌株之间独特的致病性状要求m NGS达到菌株水平的分辨率,目前已开发的软件大多数专用于具有高细菌载量的肠道或环境微生物组。然而在临床上,已有软件在许多具有低细菌载量的标本上的表现还不能满足需求,亟需开发出一种针对于低细菌载量的种内分型程序。方法:本研究开发了一种宏基因组种内分型工具MIST。为了解决上述问题,MIST提供了以下三种算法功能:1)根据平均核苷酸一致性（ANI）,将参考基因组聚类为层次水平,以解决对“菌株”模棱两可的定义;2)基于最大似然法对读段（reads）的不匹配值进行估计,以推断组成丰度。3)采用读段歧义度量化丰度不确定性以及样品成分和参考基因组的相似度。结果:在模拟数据集上进行实验,MIST可以在仅为0.001x的测序深度区分ANI99%以下的菌株,并准确预测菌株组成比例。另外,我们将MIST应用于各大洲的血清和前列腺m NGS数据集,发现了样本中的常见污染物工程大肠杆菌K12菌株。MIST在较低测序深度可以实现较高分辨率,证明了其不仅在病原体检测中的功能,而且可以识别测序数据中存在的污染物。MIST是由Python程序语言开发,可从https://github.com/pandafengye/MIST免费下载。结论:本研究提出了一个种内分型程序MIST,该程序能够利用低至0.001倍的测序深度来获得99.9%的分辨率。MIST输出具有层次的报告,并且附带相应的置信度评估。在实际应用中,这将有助于暴发调查和污染确定。另外,我们公布了源代码和说明文档,使得MIST易于安装和使用,并可以作为算法组件用于更复杂的mNGS数据处理。
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