肠道微生物测序研究中不同实验来源差异的综合评价以及应用

作者：徐珂琳; 庄悦; 朱嗣博; 薛江莉; 蒋艳峰; 袁子宇; 王久存; 索晨; 张铁军; 吕明; 陈兴栋^*

来源：中国生物化学与分子生物学报, 2022, 38(07): 959-970.

DOI：10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.05.1516

• 肠道微生物测序
• 16S扩增子测序
• 宏基因组鸟枪测序
• 分类学图谱
• 经验贝叶斯

肠道微生物测序研究具有将微生物结果转化为人类健康的巨大潜力。16S扩增子测序和宏基因组鸟枪测序(whole-metagenome shotgun, WMS)是微生物组研究中的两大主要方法，各具优势。然而，研究样品的异质性、测序仪和文库制备方法的差异如何影响肠道微生物测序结果的可重复性仍有待深入研究。该研究旨在通过比较粪便样本中微生物组成的差异，为测序技术的选择提供参考标准。3种广泛采用的测序仪的结果显示，WMS法中技术重复相关性(r=0.94)较高，而生物学重复相关性(r=0.69)较低。Bray-Curtis距离表明，生物学重复的差异大于技术重复(P<0.001)。此外，16S和WMS数据集间具有明显的分类学图谱差异。研究结果表明，同质化是样品DNA提取前的一个必要步骤；测序仪对分类学变异的贡献小于文库制备方法。我们开发了经验贝叶斯方法，即在计算中“借用信息”,利用标准化数据和(非)参数先验分布分析批次效应参数，提高了16S和WMS之间的群体可比性，为进一步应用于融合分析已发表的16S和微生物数据集提供了依据。

• 单位
  复旦大学; 生命科学学院; 山东大学齐鲁医院