基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统，该一体分析系统结合多种分析程序为一体，且操作界面简单明了，实验人员可在短时间内就可以轻松操作该分析系统，同时可一键生成图形化的分析报告，同时解决了以往分析过程可视化展示复杂以及难以操作的问题，实现分析过程可视化展示，优化参数调整输入，一键式分析测序结果的效果。一键式分析测序结果的效果。一键式分析测序结果的效果。

【技术实现步骤摘要】
基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统


[0001]本专利技术涉及基因分析系统，特别涉及一种基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统。

技术介绍

[0002]近年来，由于病毒微生物引起的感染性疾病频发，对公共健康的威胁日益严重。据世界卫生统计报告显示，全世界每年有超1000万人死于感染性疾病，约占疾病总死亡人数的30％。病毒性感染的致死率居高不下的主要原因：一是由于传染性强，二是感染性疾病的微生物种类日益复杂。常见病原微生物的威胁不仅没有消除，而且还出现了一些耐药性菌株，加之一些新病原体的出现，给临床诊断和治疗带来了很大的困难。
[0003]目前，对病原微生物进行早期快速检测是感染性疾病防控的关键，常规的做法就是通过二代测序的宏基因组测序对病原微生物的耐药基因以及毒力基因进行检测，但是目前采用的测序方法产生的大量原始数据需要长期培训的专业实验人员进行分析，专业实验人员需要通过linuxshell命令行形式去调用多种程序，实现对原始的序列进行过滤、序列比对、微生物物种分类、微生物读序数统计、病原微生物检测、目标物种数据提取、基因组完整度计算等分析工作。这样的缺陷在于需要专业实验人员具有很强的生物信息分析和linux系统操作能力，而且同时每种分析程序都具有不同的选择方案和参数，需要专业实验人员花费大量时间反复摸索调整程序和参数，效率非常低，数据的可视化效果展示存在问题，自动化程度非常低。
[0004]总结而言，目前并无针对广谱微生物耐性毒性检测的简单易操作的测序分析系统，导致医院、疾控等公共卫生实验过程中经常由于缺乏专业的生物分析人员以及高质量的病原数据库，而限制了公共卫生实验室的病原微生物测序工作的进展。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统，该一体分析系统结合多种分析程序为一体，且操作界面简单明了，实验人员可在短时间内就可以轻松操作该分析系统，同时可一键生成图形化的分析报告，同时解决了以往分析过程可视化展示复杂以及难以操作的问题。
[0006]为实现以上目的，本技术方案提供一种基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统，包括：相互关联的数据分析系统和样本管理系统，数据分析系统用于获取待检测病原微生物的测序数据并对测序数据进行分析，样本管理系统用于获取对应该待检测病原微生物的样本信息，测序数据和样本信息关联；数据分析系统包括：任务建立单元，建立对应待检测病原微生物的测序数据的分析任务，其中分析任务存储待检测病原微生物的测序数据以及分析参数；病原微生物数据库，包括存储多类广谱病原微生物的物种数据库，以及存储功能基因的功能基因数据库；序列比对单元，获取比对指令，比对测序数据和物种数据库获取待检测病原微生物的物种序列，比对测序数据和功能基因数据库获取功能性基因序
列；物种序列分析单元，获取物种分析指令，基于物种序列进行微生物物种分类、微生物读序数统计、目标序列提取、基因组完整度计算的至少一序列分析任务；功能性基因序列分析单元，获取基因分析指令，基于功能性基因序列进行功能鉴定；分析报告生成单元，获取报告指令，摘录物种序列分析单元或功能性基因序列分析单元的分析结果数据，生成分析报告。
[0007]相较现有技术，本技术方案具有以下特点和有益效果：提供分析过程可视化展示，优化参数调整输入，一键式分析测序结果；整合分析流程，通过自编程序解决传统分析系统无法处理的数据分析问题，实现自动化测序数据分析；提供图形界面一键式的分析系统以及一键式提供PDF格式检测报告，使得测序序列的数据解读更简单。
附图说明
[0008]图1是根据本专利技术的一种基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统的框架示意图。
[0009]图2是输入数据及分析参数的示意图。
具体实施方式
[0010]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0011]可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
[0012]本方案构建基于纳米孔测序的广谱病原微生物耐药毒性一体分析系统，该一体分析系统针对广谱病原微生物的测序数据建立完整的分析流程，针对二代测序和三代测序的测序数据进行质控、序列比对、微生物物种分类、微生物读序数统计、病原微生物检测、目标物种数据提取、基因组完整度计算的整体分析。另外，测序分析的分析全过程可视化展示，操作人员在操作界面即可简单地依据操作指令进行分析操作，且分析结果以图表的形式全面展示。
[0013]本方案的基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统的方案内容包括：基于纳米孔测序的未知病原微生物的耐药毒力基因的测序数据构建全面的分析流程，内置病原微生物种类全、病原注释完整的高质量病原微生物数据库，可对病原微生物进行快速鉴定、同时鉴定耐药基因、毒力基因等关键功能基因，若病原微生物数据量充足还可进行基因组组装和溯源分析；另，该分析系统支持数据类型齐全，支持数据格式为fastq和fast5的纳米孔测序技术，可进行多样本数据同时进行分析，也可支持单端双端的fastq二代数据；分析流程可视化,针对且分析结果可一键生成且以图形化的形式展示。
[0014]具体的，基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统配置多个测序通道，可在10分钟以内完成200Mb fastq格式的纳米孔测序数据生物信息分析，可配合Illumina、华大、Ion Torrent、Pacbio等所有高通量测序平台，支持最多96个样本的纳米孔测序数据
同时分析。
[0015]图1展示了本方案的基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统的框架示意图，该基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统可对待检测病原微生物进行快速鉴定，同时也可鉴定病原微生物的关键功能基因，该系统包括：
[0016]相互关联的数据分析系统和样本管理系统，数据分析系统用于获取待检测病原微生物的测序数据并对测序数据进行分析，样本管理系统用于获取对应该待检测病原微生物的样本信息，测序数据和样本信息关联；
[0017]数据分析系统包括：
[0018]任务建立单元，建立对应待检测病原微生物的测序数据的分析任务，其中分析任务存储待检测病原微生物的测序数据以及分析参数；
[0019]病原微生物数据库，包括存储多类广谱病原微生物的物种数据库，以及存储功能基因的功能基因数据库；
[0020]序列比对单元，获取比对指令，比对测序数据和物种数据库获取待检测病原微生物的物种序列，比对测序数据和功能基因数据库获取功能性基因序列；
[0021]物种序列分析单元，获取物种分析指令，基于物种序列进行微生物物种分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统，其特征在于，包括：相互关联的数据分析系统和样本管理系统，数据分析系统用于获取待检测病原微生物的测序数据并对测序数据进行分析，样本管理系统用于获取对应该待检测病原微生物的样本信息，测序数据和样本信息关联；数据分析系统包括：任务建立单元，建立对应待检测病原微生物的测序数据的分析任务，其中分析任务存储待检测病原微生物的测序数据以及分析参数；病原微生物数据库，包括存储多类广谱病原微生物的物种数据库，以及存储功能基因的功能基因数据库；序列比对单元，获取比对指令，比对测序数据和物种数据库获取待检测病原微生物的物种序列，比对测序数据和功能基因数据库获取功能性基因序列；物种序列分析单元，获取物种分析指令，基于物种序列进行微生物物种分类、微生物读序数统计、目标序列提取、基因组完整度计算的至少一序列分析任务；功能性基因序列分析单元，获取基因分析指令，基于功能性基因序列进行功能鉴定；分析报告生成单元，获取报告指令，摘录物种序列分析单元或功能性基因序列分析单元的分析结果数据，生成分析报告。2.根据权利要求1所述的基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统，其特征在于，任务建立单元包括二代测序任务模块以及三代测序任务模块，二代测序任务模块存储二代测序任务及对应的分析参数，三代测序任务模块存储三代测序任务及对应的分析参数，且任务建立单元设置参数设置模块。3.根据权利要求2所述的基于纳米孔测序的病原微生物耐药毒力基因一体分析系统，其特征在于，针对每个测序任务建立独立的测序分析通道，并对应的测序任务建立存储文件夹，样本信息关联于该文件夹。4.根据权利要求2所述的基于纳米孔测序的广谱病原微生物及耐药分析系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛凌峰，徐兴宇，沈航杰，倪莉丽，
申请(专利权)人：杭州柏熠科技有限公司，
类型：发明
国别省市：