摘要:微生物组的功能谱 (functional profile) 在宿主疾病诊断、生态健康检测等方面具有重要的研究和应用价值。目前功能谱可通过鸟枪法宏基因组测序 (Shotgun Metagenomic Whole Genome Sequencing;以下简称WGS) 数据直接解析;或基于16S rRNA基因扩增子 (以下简称16S扩增子) 测序数据,根据其参照基因组的关联进行预测。16S扩增子测序在实验和计算上的成本比WGS低得多,因此PICRUSt2等工具已广泛用于基于16S来预测微生物组的功能谱。然而,由于扩增子测序的PCR偏好性和16S rRNA基因-全基因组关联信息的不足,同一微生物组样本基于16S扩增子的功能谱与WGS产生的结果之间会存在偏差,从而导致相左的结论。为了解决以上问题,我们提出了Meta-Apo (Metagenomic Apochromat),它可以极大地减少甚至消除这种偏差。我们对来自4个身体部位超过5,000例人体微生物组的16S 扩增子样本进行测试发现,Meta-Apo仅使用15个WGS:16S扩增子的配对样本来进行训练,就可以显著降低两种测序之间功能解析的差异。因此,利用Meta-Apo,可以让低成本的16S扩增子测序产生与WGS相近的、可靠的、高分辨率的微生物组功能图谱。Meta-Apo可以在
https://github.com/qibebt-bioinfo/meta-apo下载。它以少数WGS:16S扩增子配对样本 (例如,约15对配对样本) 的功能谱作为训练集,可以对大量16S扩增子样本的功能信息进行校正。
仪器设备
Meta-Apo仅需要具有约1GB内存的标准计算机即可支持其安装与执行。目前Linux (如Ubuntu、CentOS、RedHat等)、Mac OS或Windows 10内置Linux子系统等操作系统均能够支持Meta-Apo。
软件
Meta-Apo软件最新版本为1.01。该软件主要由C++语言开发编写,所以软件的安装需要C++编译器 (例如g++)。对于Linux操作系统,大多版本已经在系统中安装了g++。对于Mac OS,建议从App Store安装Xcode应用程序,即可完成编译器的安装与配置。
实验步骤