大数据处理可实现全球细菌分析

来自生物样本(例如皮肤，肠组织或土壤和水)的测序数据通常存档在公共数据库中。这使得来自全球各地的研究人员可以访问它们。但是，这导致了大量数据的产生。为了能够探索所有这些数据，需要新的评估方法。慕尼黑技术大学(TUM)的科学家开发了一种生物信息学工具，只需点击几下鼠标即可搜索数据库中的所有细菌序列，并找到相似之处或检查特定序列是否存在。

微生物群落是世界各地生态系统的重要组成部分。它们在关键的生物功能中发挥着关键作用，从环境中的碳循环到氮循环，再到动物和人类的免疫和代谢过程的调节。这就是为什么许多科学家目前正在非常详细地研究微生物群落。

用于微生物DNA分析的测序

1975年开发的Sanger测序方法曾经是破译DNA代码30年的黄金标准。最近，下一代测序技术，或称为NGS，已经引发了一场新的革命：在最低人员需求的情况下，目前的设备可以在24小时内产生与第一批DNA测序方法的数百次运行一样多的数据。

今天，细菌16S rRNA基因的测序分析是最常用的细菌鉴定方法。16S rRNA基因被认为是重建生物之间关系程度的理想分子标记，因为它们的核苷酸序列(DNA的构建模块)在整个进化过程中相对保守，可用于推断微生物之间的系统发育关系。首字母缩略词rRNA代表核糖体核糖核酸。

序列读取存档(SRA)是用于序列沉积的公共数据库，目前存储超过100,000个这样的16S rRNA基因序列数据集。这是因为DNA测序的新技术程序导致过去几年基因组研究数据的数量和复杂性呈指数增长。SRA是数据集的所在地，以前无法对其进行全面评估。

“这些年来，来自人类环境如肠道或皮肤，以及来自土壤或海洋的大量序列已被积累”，来自美国食品与卫生研究所(ZIEL)的Thomas Clavel博士解释说。慕尼黑大学。“我们现在已经创建了一个工具，允许在相对较短的时间内搜索这些数据库，以便研究细菌的多样性和栖息地”，Clavel说道 - “使用这个工具，科学家可以在几个内部进行查询小时，为了找出他感兴趣的细菌在哪种类型的样本中 - 例如来自医院的病原体。这在以前是不可能的。“ 新平台称为集成微生物下一代测序(IMNGS)，可通过主网站http：//www.imngs访问。

关于IMGS如何使用肠道细菌Acetatifactor muris的详细描述已发表在当前的在线期刊“科学报告”中。注册用户可以执行按细菌数据来源过滤的查询，也可以下载整个序列。

这种生物信息学方法可能很快成为常规日常临床诊断中不可或缺的方法。然而，一个关键方面是复杂微生物群落的许多成员仍有待描述。“通过收集新的参考序列来提高序列数据集的质量是一个巨大的挑战”，Clavel说 - “此外，数据集的质量还不够好：数据库中单个样本的描述不完整，因此比较可能性使用IMNGS目前仍然有限。“

然而，Clavel认为，如果数据库更加精细地填充，与诊所的合作可能会成为促进进步的催化剂。“如果我们拥有维护良好的数据库，我们可以使用IMNGS等创新工具来更快地帮助诊断慢性病”，Clavel说。