摘要
肠道微生物和人体健康息息相关，研究表明，肠道菌群通过多种方式直接或者间接地参与人体的多项代谢活动并且与多种疾病之间存在显著的关系，了解自身肠道微生物情况有助于个体的健康发展。宏基因组测序（Metagenomics sequencing，mNGS）是不依赖于传统的微生物培养，直接对临床样本中的核酸进行高通量测序，从而综合分析出样本中的各类微生物的组成及功能，并应用于人体的健康管理和疾病诊断的一种新型技术手段。随着mNGS在临床应用上的不断深入，测序数据的标准化分析流程及报告系统的临床实用性显得越来越重要。本课题通过对 mNGS 测序数据分析相关工具进行综合评估和筛选，开发一套兼具肠道微生物测序数据分析标准化流程和个体化健康评估报告为一体的数据分析系统，以期望用于基于肠道微生物测序的个体化健康管理及临床诊断中。本课题主要分为两个部分： 1. 构建了一个针对于人类肠道微生物组测序数据的分析流程。首先，对 mNGS 测序数据的菌种分类器进行了相应的评估，评估的工具有Kraken2、MetaPhlAn4、Kaiju，三种工具分别代表不同类型的分类器。根据评估结果选用Kraken2和Bracken构建了针对于人类肠道微生物组测序数据的分析流程，并通过搜集公共数据库上的人类肠道常见菌种基因组，搭建了一个适用于人类肠道菌群检测的参考数据库。该分析流程能够对肠型、益生菌、中性菌、有害菌、微生物多样性、耐药风险等进行评估。相较于现有的mNGS分析方法，此流程对人体中一些低丰度以及人体常见菌种有较好的敏感性，该流程可为个体健康评估或临床研究提供参考。 2. 在分析流程基础上开发了一个基于 mNGS 分析结果的肠道菌群检测报告系统。本课题通过文献查询和收集GMrepo数据库中肠道菌群数据构建了一个人类核心肠道微生物菌种知识库，该知识库包含核心菌种相对丰度基线参考值及菌种潜在功能特性信息。结合菌种知识库，开发了基于mNGS分析结果的肠道菌群检测报告系统，可提供完善的信息化服务，如样本管理，菌种知识库管理以及报告管理等功能。该系统可对分析流程生成的结果文件进行导入和分析，结合知识库模型，最终生成针对于个体健康评估的个性化报告，该报告检测菌种全面、参数设置合理、格式用户友好，具有一定的健康咨询或临床适用潜力，为后续的肠道微生物临床应用奠定了基础。
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