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03月18日作者:黑曼巴


科技澳门威泥斯人日报记者 王健高  通讯员 刘佳

若何经由过程菌群检测实现快速精准的疾病诊断呢?中国科学院青岛生物能源与历程钻研所(以下简称“青岛能源所”)单细胞中间苏晓泉副钻研员带领的单细胞中间组群生物信息钻研组发现了基于菌群大年夜数据搜索的疾病检测措施,为此共性问题供给了原创的办理规划。该事情于今年3月17日在线颁发于mSystems(美国微生物学会会刊)。

微生物组具有办事疾病诊治与生态监控的伟大年夜潜力,然则其影响身分错综繁杂。作为与生俱来、无处不在的“小伙伴”,微生物组与人体、情况的康健有着千丝万缕的关联。同时,菌群检测具有非侵入性、可量化、可预警等上风。是以,若何用菌群来判断和识别人体或情况的康健状态,不停是精准医学和大年夜康健的热点问题之一。苏晓泉表示,然则,作为一种疾病诊断手段,菌群面临着三个关键的寻衅:首先,“漏诊”问题:现有的检测手段平日只针对特定疾病,并依附于该疾病已知的标识微生物来构建检测模型。然而很多疾病尚无明澳门威泥斯人确标识物,而且同一种疾病在不合人群中的生物标识物种常常不尽同等,是以难以普适性地判断待检样本是否康健澳门威泥斯人。其次,“误诊”问题:同一种生物标识常常与多种疾病相关联,导致难以准确地分辨详细的疾病类型。其三,因为元基因组数据的极度高通量、高度异质性、多种测序平台共存等特征,菌群诊断模型的构建、练习和更新,均具有凸起的寻衅性。

针对上述关键问题,苏晓泉带领组群生物信息钻研组,使用前期开拓的微生物组搜索引擎MSE (Microbiome Search Engine; http://mse.ac.cn),发现了基于菌群大年夜数据搜索的疾病检测新策略(图1)。

苏晓泉觉得,与现有基于模型练习的机械进修手段比拟,该措施不再依附于疾病相关的特定标识微生物,而是使用待测菌群元基因组与已有菌群元基因组大年夜数据的整体相似度来实现检测。一方面是谋略待测样真相对付数据库中所有康健样本的非常程度,即可评估澳门威泥斯人其是否康健。与数据库中的多种疾病的参照旧本进行比对,即可识别详细的患病种类。基于跨越3,000例肠道菌群样本的测试注解,针对炎症性肠病(IBD)澳门威泥斯人、结直肠癌(CRC)、艾滋病毒感染(HIV)和肠腹泻病(EDD)等,MSE在回答“是否康健”和“哪种疾病”这两个问题上的准确率均跨越80%,显明高于今朝常用的机械进修算法,从而有效地低落了“漏诊”和“误诊”的可能。另一方面,与老例手段比拟,该措施在跨钻研、跨测试人群、跨测序平台、样品污染等身分影响下的适应性和抗滋扰能力等方面,也具有显明上风。

苏晓泉表示,得益于其强大年夜的高通量菌群布局搜索能力,MSE的应用与百度、谷歌一样简单,平日在0.5秒内即能完成诊断。同时,MSE能够经由过程其菌群大年夜数据系统的实时更新,来提升检测的靠得住性以及拓宽着实用范围。是以,跟着微生物组测序数据的爆发式增长,该措施在实际利用中的便捷性、可延展性等特色将愈发凸起。

据懂得,青岛能源所单细胞中间开拓的MSE是今朝国内外最大年夜的微生物组数据科学钻研体系之一,其参照数据库包括来自肠道、皮肤、口腔、室内情况、海洋、土壤等广袤生态系统的跨越23万例高质量、标准化、可对照的元基因组样本。与本钻研提出的诊断手段相结合,MSE为建立针对各类慢性疾病或生态灾难的菌群诊断系统和干预手段效能评价体系奠定了一个共性的措施学根基。

苏晓泉先容,该钻研由青岛能源所单细胞中间与加州大年夜学圣迭戈分校微生物组立异中间相助完成。

基于菌群大年夜数据搜索引擎实现疾病检测的道理

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