Интеграция таксономического, функционального профилирования и профилирования на уровне штаммов разнообразных микробных сообществ с помощью bioBakery 3

За последнее десятилетие культура-независимый анализ микробных сообществ значительно продвинулся, особенно благодаря развитию методов биологического профилирования с использованием метагеномного секвенирования методом дробового секвенирования. Возможности дальнейшего совершенствования продолжают расширяться по мере повышения доступности мультиомных данных, референсных геномов микроорганизмов и информации о разнообразии на уровне штаммов. Для их использования мы представляем bioBakery 3 — комплекс интегрированных усовершенствованных методов таксономического, функционального, филогенетического профилирования метагеномов и профилирования на уровне штаммов, разработанных с опорой на крупнейший из доступных сегодня наборов референсных последовательностей. По сравнению с существующими альтернативами MetaPhlAn 3 повышает точность таксономического профилирования, а HUMAnN 3 — точность оценки функционального потенциала и активности. При применении этих методов к данным по колоректальному раку (1262 метагенома) и воспалительному заболеванию кишечника (1635 метагеномов и 817 метатранскриптомов) были выявлены новые связи между заболеваниями и микробиомом. Профилирование на уровне штаммов с помощью StrainPhlAn 3 и PanPhlAn 3 4077 дополнительных метагеномов позволило раскрыть филогенетическую и функциональную структуру распространённого кишечного микроорганизма Ruminococcus bromii, ранее изучавшегося лишь по 15 геномам изолятов. Благодаря реализации с открытым исходным кодом и воспроизводимым рабочим процессам, развёртываемым в облачной среде, платформа bioBakery 3 помогает исследователям повысить разрешение, масштаб и точность мультиомного профилирования микробных сообществ.