mbDriver:根据时间序列的微生物群数据识别微生物群落中的驱动微生物
Xiaoxiu Tan1, Feng Xue1, Chenhong Zhang2
1Department of Bioinformatics and Biostatistics, School of Life Sciences and Biotechnology, Shanghai Jiao Tong University, 800 Dongchuan Road, Minhang District, Shanghai 200240, China.
Briefings in bioinformatics
|November 11, 2024
概括
在人类微生物群落中识别驱动微生物是疾病生物标志物的关键. 新的mbDriver框架使用时间序列数据准确地识别这些关键微生物及其相互作用.
科学领域:
- 微生物组研究的研究.
- 系统生物学 系统生物学
- 计算生物学是一种计算生物学.
背景情况:
- 人类微生物群落的变化与疾病发病和进展有关.
- 识别关键驱动微生物对于开发用于疾病预防,诊断和治疗的生物标志物至关重要.
- 目前的方法需要改进,以考虑个体微生物的贡献及其相互作用.
研究的目的:
- 引入mbDriver,这是一个用于从时间序列微生物群丰度数据中识别驱动微生物的新框架.
- 提供一种可靠的方法,既考虑个体微生物的影响,也考虑它们在社区内的相互作用.
- 提高驱动微生物识别的准确性和适用性.
主要方法:
- 使用基于负二项式分布的平滑线的时间序列丰度数据的数据预处理.
- 使用规则化的最小平方来估计泛化洛特卡-沃尔特拉 (gLV) 模型的参数.
- 通过因果图操纵量化每个微生物对社区稳定状态的贡献.
主要成果:
- 在模拟数据集上,mbDriver表现出了比现有方法更好的性能.
- 验证了基于非参数线的化和规则化的最小平方估计.
- 实际应用显示了对食纤维干预和性结肠炎数据集的有效性.
结论:
- mbDriver通过分析它们的相互作用和个体贡献来准确识别驱动微生物.
- 在一项饮食干预研究中发现的驱动微生物影响了短链脂肪酸的丰度.
- 来自性结肠炎研究的驱动微生物与与代谢相关的途径相关,突出显示了它们的临床相关性.
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