Sélection assistée de biomarqueurs par taille d’effet d’analyse discriminante linéaire (LEfSe) dans les données du microbiome

Résumé

LEfSe (LDA Effect Size) est un outil d’exploration de biomarqueurs de haute dimension pour identifier les caractéristiques génomiques (telles que les gènes, les voies et les taxonomies) qui caractérisent de manière significative deux groupes ou plus dans les données du microbiome.

Résumé

On s’intéresse de plus en plus aux génomes biologiques fermés dans l’environnement et dans la santé. Pour explorer et révéler les différences entre les groupes entre différents échantillons ou environnements, il est crucial de découvrir des biomarqueurs avec des différences statistiques entre les groupes. L’application de l’analyse discriminante linéaire Effect Size (LEfSe) peut aider à trouver de bons biomarqueurs. Sur la base des données génomiques originales, le contrôle de la qualité et la quantification de différentes séquences basées sur des taxons ou des gènes sont effectués. Tout d’abord, le test de rang de Kruskal-Wallis a été utilisé pour distinguer les différences spécifiques entre les groupes statistiques et biologiques. Ensuite, le test de rang de Wilcoxon a été effectué entre les deux groupes obtenus à l’étape précédente pour évaluer si les différences étaient cohérentes. Enfin, une analyse discriminante linéaire (LDA) a été menée pour évaluer l’influence des biomarqueurs sur des groupes significativement différents en fonction des scores LDA. Pour résumer, LEfSe a fourni la commodité pour identifier les biomarqueurs génomiques qui caractérisent les différences statistiques entre les groupes biologiques.

Introduction

Les biomarqueurs sont des caractéristiques biologiques qui peuvent être mesurées et peuvent indiquer certains phénomènes tels que l’infection, la maladie ou l’environnement. Parmi eux, les biomarqueurs fonctionnels peuvent être des fonctions biologiques spécifiques d’une seule espèce ou communes à certaines espèces, telles que les gènes, les protéines, les métabolites et les voies. En outre, les biomarqueurs taxonomiques indiquent une espèce inhabituelle, un groupe d’organismes (règne, embranchement, classe, ordre, famille, genre, espèce), la variation de séquence amplicon (ASV)¹ ou l’unité taxonomique opérationnelle (OTU)²

Protocole

NOTE: Le protocole provient et a été modifié à partir des recherches de Segata et ^al.3. La méthode est fournie à https://bitbucket.org/biobakery/biobakery/wiki/lefse.

1. Préparation du fichier d’entrée pour analyse

1. Préparez le fichier d’entrée (Tableau 1) de LEfSe, qui pourrait être facilement généré par de nombreux workflows⁸ ou protocoles précédents⁹ avec les fichiers d’origine (fichier d’exemple et fichier d’annotation d’espèce correspondant).

2. Analyse native LEfSe (limitée au serveur Linux)

1. LEf....

Résultats

Les scores LDA des communautés microbiennes avec des différences significatives dans chaque groupe en analysant les séquences de gènes d’ARNr 16S de trois échantillons sont illustrés à la figure 8. La couleur de l’histogramme représente différents groupes, tandis que la longueur représente le score LDA, qui est l’influence de l’espèce avec des différences significatives entre les différents groupes. L’histogramme montre les espèces présentant des différences significatives dont le score LDA .......

Discussion

Ici, le protocole pour l’identification et la caractérisation des biomarqueurs au sein de différents groupes est décrit. Ce protocole peut facilement être adapté à d’autres types d’échantillons, tels que les OTU de micro-organismes. La méthode statistique de LEfSe permet de trouver les micro-organismes caractéristiques dans chaque groupe (la valeur par défaut est LDA >2), c’est-à-dire les micro-organismes les plus abondants dans ce groupe par rapport aux autres¹². LEfSe est disponible en versions .......

Matériaux

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