在不同实验条件下，利用定义好的模拟微生物群落对微生物组测序分辨率进行定量评估

《Scientific Reports》：Quantitative evaluation of microbiome sequencing resolution under varying experimental conditions using defined mock communities

　　

摘要

对测序分辨率进行客观评估对于比较不同技术以及确保微生物组分析的可重复性至关重要。具体而言，需要采用系统的方法来定量评估各种平台和实验条件对物种级分辨率的影响。因此，本研究使用商业化的基于DNA的模拟群落（MC）和国内开发的整个细胞模拟群落（韩国MC [KMC]），定量评估了多种策略，包括16S V3–V4（16P）、全长16S rRNA基因（16F）和全宏基因组鸟枪法测序（WMS）。WMS策略涵盖了12种不同的输入DNA浓度与测序输出水平的组合。共构建了64个用于KMC样本的WMS文库，并分析了112个测序数据集。通过结合检测灵敏度和丰度水平的可重复性的调整后的F1分数来评估分类学分辨率。从定性角度比较各平台检测到的物种与预期物种的情况，WMS的真正阳性丰度比率超过90%，16F的平均比率约为60%，而16P的平均比率低于10%。输入10 ng DNA并输出10吉碱基对的数据组合始终能够获得最高的物种级分辨率。然而，在输入DNA浓度低于1 ng或100 ng的情况下，某些模拟群落的测序性能会下降。检测灵敏度因分类单元和实验条件而异。具体来说，肺炎链球菌和新型隐球菌仅在高输入或高输出条件下能够被检测到，而大肠杆菌在中等输入条件下表现出最佳的检测准确性。鲍曼不动杆菌属物种的分辨率会随着输入DNA浓度的增加而降低。KMC样本在DNA提取效率方面存在物种和格式特定的差异。本研究利用定义明确的模拟群落，对不同测序条件下的物种级分辨率进行了定量评估。研究结果强调了测序配置和分类单元的特异性特征如何影响检测性能，并为在不同实验条件下解释微生物组测序结果提供了见解。