一种mNGS病原体数据分析方法技术

本发明专利技术提供了一种宏基因组二代测序mNGS数据分析的方法，其包括如下步骤：1)样本核酸提取、建库测序；2)数据处理；3)计算RPM(Micro)、RPM(Micro)

【技术实现步骤摘要】
一种mNGS病原体数据分析方法
本专利技术涉及一种宏基因组二代测序mNGS数据分析的方法或系统，及其在感染性疾病病原体数据分析中的用途。
技术介绍
感染性疾病是危重患者死亡的主要原因。病原学鉴定是感染性疾病诊断中最重要的环节。传统的病原体鉴定方法包括培养分离、形态学检测、生化检测、免疫学检测以及核酸检测(例如PCR检测)，是针对一种或几种病原体目标性的鉴别。宏基因组二代测序(metagenomicsnextgenerationsequencing,mNGS)直接对样本中的核酸进行高通量测序然后与数据库进行比对分析，通过核酸序列信息判断病原体种类，能广泛覆盖病原体，只要是数据库中的物种都能覆盖，不需要预先猜测可能的病原体。mNGS在感染性疾病中的应用最早是在中枢神经系统感染中(1：WilsonMR,NaccacheSN,SamayoaE,etal.Actionablediagnosisofneuroleptospirosisbynext-generationsequencing[J].NEnglJMed,2014,370(25):2408本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宏基因组二代测序(mNGS)数据分析的方法：/n1)样本核酸提取、建库测序：对待检测病原体感染的样本进行核酸提取，建库测序，得到宏基因组测序数据；/n2)数据处理：对测序数据按索引序列的不同进行拆分，过滤低质量的数据，数据去重，得到Unique数据集合，即Unique Reads数，去除人源序列；/n剩余的测序片段对微生物数据库使用基于K-mer算法进行序列的物种分类，分到微生物的总和为Micro数据集合，即Micro Reads数，每个具体微生物物种的集合为SpeciesReads数；/n3)NTC过滤：计算RPM(Micro)，和/或对样本中的每个物种RPM(Micro)与同一批N...

【技术特征摘要】
1.一种宏基因组二代测序(mNGS)数据分析的方法：
1)样本核酸提取、建库测序：对待检测病原体感染的样本进行核酸提取，建库测序，得到宏基因组测序数据；
2)数据处理：对测序数据按索引序列的不同进行拆分，过滤低质量的数据，数据去重，得到Unique数据集合，即UniqueReads数，去除人源序列；
剩余的测序片段对微生物数据库使用基于K-mer算法进行序列的物种分类，分到微生物的总和为Micro数据集合，即MicroReads数，每个具体微生物物种的集合为SpeciesReads数；
3)NTC过滤：计算RPM(Micro)，和/或对样本中的每个物种RPM(Micro)与同一批NTC中的每个物种RPM(Micro)进行比较，计算RPM(Micro)比例；其中RPM(Micro)、RPM(Micro)比例具体计算方法如下：






其中，PRM(Micro)为每百万Reads数的测序数据量中每种微生物的Reads数，NTC为阴性对照，即水；分母不能为0，当RPM(Micro)NTC为0时，则按1计算；
对RPM(Micro)比例设置相应的阳性判断值，对样本中的每个物种的微生物进行判断；
4)显著性分析：寻找并验证为阴性的临床样本作为背景库；统计背景库中每个物种RPM(Micro)的检出分布，包括最大值、最小值、中位数、平均数和/或标准差；将步骤3)中判断为阳性的微生物的RPM(Micro)与背景库中该微生物的RPM(Micro)进行显著性分析，若显著高于背景库，则报出该微生物分析结果为阳性。


2.如权利要求1所述的方法，其中还包括步骤：
5)置信度分析：对于显著高于背景库的微生物进行置信度分析，若为高置信度，则报出该微生物分析结果为阳性。


3.如权利要求1或2所述的方法，步骤3)中，RPM(Micro)比例设置相应的阳性判断值为：RPM(Micro)比例≥m，其中m为1-100的自然数，优选地，m为5-50的自然数；对于难检测到、临床有重要意义的特殊微生物：SpeciesReads数≥1，即为阳性。


4.如权利要求3所述的方法，其中特殊微生物为结核杆菌或布鲁氏菌。


5.如权利要求1或2所述的方法，其中步骤4)中所述显著高于背景库是指，将背景库检出的微生物RPM(Micro)值进行统计分析，确定各个微生物的阈值；样本中检出微生物的RPM(Micro)样本值和背景库的数值进行显著性分析；若显著高于背景库，则该微生物不是“背景”微生物。


6.如权利要求5所述的方法，所述显著高于背景库是指：该微生物P≤0.01。


7.如权利要求2所述的方法，其中步骤5)中所述置信度分析指标包括SpeciesReads数、属内丰度、种丰度、覆盖度、离散度；如微生物指标的参数符合置信度要求，则该微生物置信度为高置信度，否则为低置信度。


8.如权利要求1所述的方法，步骤1)中所述测序通过测序仪进行，所述测序仪选自Illumina、Life测序仪，优选Nextseq500；所述测序方式为SE50、SE75、SE100、SE150、SE200、PE50、PE100、PE150或PE200，优选SE75。


9.如权利要求1或2所述的方法，所述步骤1)测序总数据量≥15M。


10.如权利要求1或2所述的方法，所述步骤4)中阴性的临床样本选自以下的一个或多个：血液、淋巴液、间隙液、脑脊液、肺泡灌洗液、支气管灌洗液、痰液、胸腹水、尿液、唾液、粪便、实验室环境样本或采样环境样本。


11.如权利要求10所述的方法，其中，每种类型的阴性临床样本不少于50例，优选不少100例。


12.一种用于宏基因组二代测序(mNGS)数据分析的系统，包括：
1)数据提取模块：对待检测病原体感染的样本进行核酸提取，建库测序，得到宏基因组测序数据；
2)计算处理模块：用于对测序数据按索引序列的不同进行拆分，过滤低质量的数据，数据去重，得到unique数据集合，即UniqueReads数，去除人源序列；
剩余的测序片段对微生物数据库使用基于K-mer算法进行序列的物种分类，分到微生...

【专利技术属性】
技术研发人员：李川，马丽娟，侯倩倩，舒小婷，魏少华，
申请(专利权)人：欧蒙医学诊断中国有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11