Selezione assistita di biomarcatori mediante LEfSe (Linear Discriminant Analysis Effect Size) nei dati del microbioma

L'applicazione della dimensione dell'effetto di analisi discriminante lineare può risolvere il problema di trovare buoni biomarcatori con differenze statistiche tra gruppi biologici. La dimensione dell'effetto di analisi discriminante lineare fornisce un metodo conveniente per identificare i biomarcatori genomici per caratterizzare le differenze statistiche tra i gruppi biologici. Assicurati di fare attenzione ad ogni fase della procedura, perché il risultato di ogni passaggio precedente può influire sul passaggio successivo.

Dopo aver generato un file di input per la dimensione dell'effetto di analisi discriminante lineare, eseguire i comandi come indicato per escludere la possibilità di conflitti di dipendenze e creare un ambiente conda per la dimensione dell'effetto di analisi discriminante lineare. Utilizzare i comandi come indicato per attivare l'ambiente creato e per installare l'analisi discriminante lineare dell'effetto di dimensione con canale bioBakery. Per formattare i dati per la dimensione dell'effetto di analisi discriminante lineare, eseguite il comando per formattare il file originale nel formato di dimensione dell'effetto discriminante lineare interno.

Per calcolare la dimensione dell'effetto di analisi discriminante lineare, eseguire il comando per eseguire un'analisi discriminante lineare e generare il file di dati risultante. Dopo l'analisi, utilizzare i comandi come indicato per tracciare la dimensione dell'effetto dei biomarcatori in un file PDF e per disegnare l'albero delle specie per visualizzare i biomarcatori in un cladogramma. Per tracciare le differenze di un singolo biomarcatore tra diversi gruppi, utilizzare il comando come indicato.

Tutte le feature possono anche essere disegnate utilizzando il comando, se lo si desidera. Per l'analisi LEfSe online utilizzando il server Galaxy, vai al server. Per caricare i file pertinenti, fare clic su su e Scegliere il file locale per selezionare i file.

Quindi, selezionare il formato tabulare e fare clic su Avvia. Per formattare i dati per la dimensione dell'effetto di analisi discriminante lineare, fare clic su LEfSe e Su Formatta dati per LEfSe, selezionare le righe specifiche per la classe e fare clic su Esegui. Per calcolare la dimensione dell'effetto di analisi discriminante lineare, fate clic su LEfSe e Dimensione effetto LDA.

Selezionare i valori dei parametri in base ai requisiti di analisi e fare clic su Esegui. Per tracciare i risultati delle dimensioni dell'effetto di analisi discriminante lineare, fate clic su LEfSe e Traccia risultati LEfSe e fate clic su Esegui (Execute). Per tracciare il cladogramma, selezionate i valori dei parametri appropriati e fate clic su Traccia cladogramma (Plot Cladogram) ed Esegui (Execute).

Per tracciare una feature, selezionate i valori dei parametri appropriati e fate clic su Stampa una feature (Plot One Feature) ed Esegui (Execute). Per tracciare le feature differenziali, selezionate i valori dei parametri appropriati e fate clic sul pulsante Traccia feature differenziali (Plot Differential Features and Execute). Qui, vengono mostrati i punteggi di analisi della discriminazione lineare delle comunità microbiche con differenze significative in ciascun gruppo, determinati analizzando le 16 sequenze geniche di RNA S-ribosomiale di tre campioni.

In questa figura, si possono osservare i biomarcatori con differenze significative negli alberi delle specie tra diversi livelli di classificazione. I cerchi che si irradiano dall'interno verso l'esterno rappresentano i livelli di classificazione dal phylum al genere, con il diametro di ciascun cerchio di specie che rappresenta il livello di abbondanza di ciascuna classificazione. Le specie senza differenze significative appaiono in giallo e i biomarcatori di specie significativamente diversi sono colorati per corrispondere ai gruppi corrispondenti.

I nomi delle specie corrispondenti dei biomarcatori mostrati nella trama sono elencati qui. Qui, viene mostrato un grafico a barre rappresentative dell'abbondanza per un biomarcatore che mostra le differenze tra i diversi gruppi in base ai risultati delle dimensioni dell'effetto discriminante lineare dell'analisi. La linea continua rappresenta l'abbondanza relativa media, la linea tratteggiata rappresenta l'abbondanza relativa mediana e ogni colonna rappresenta l'abbondanza relativa di ciascun campione in diversi gruppi.

È anche possibile eseguire l'analisi dei componenti principali, poiché l'educazione alla dimensionalità è direttamente correlata alla dimensione dei dati e il sistema di coordinate proiettato è ortogonale. Con l'aumento della domanda di analisi dei dati ad alta dimensione, questo metodo aiuterà nell'esplorazione delle caratteristiche dei biomarcatori di interesse.