耐藥菌的大量存在和傳播,日益威脅公眾健康和衛(wèi)生安全,給臨床、實驗室檢測和監(jiān)測細菌耐藥性方面的工作帶來嚴峻挑戰(zhàn),亟需對病原菌進行快速的藥物敏感性測試和細菌耐藥機理分析。單細胞全基因組測序在發(fā)現(xiàn)新的耐藥基因上有著快速免培養(yǎng)、可揭示異質(zhì)性等優(yōu)勢,但是由于單細胞測序數(shù)據(jù)易污染、測序偏好性大,需要對單細胞測序數(shù)據(jù)進行全面的質(zhì)量控制和深層次分析。目前,針對耐藥菌基因組數(shù)據(jù)分析的工具和集成化系統(tǒng)有待完善,其分析方法也需改進。本文一方面進行耐藥菌測序數(shù)據(jù)的全面質(zhì)量控制。首先,收集公開數(shù)據(jù)并進行基本分析,發(fā)現(xiàn)公開系統(tǒng)中數(shù)據(jù)來源較單一,選取部分數(shù)據(jù)作為基因注釋的對比參考。然后,對高通量處理結(jié)果進行一系列的可視化分析設計,對單核苷酸多態(tài)性、基因組污染進行統(tǒng)計分析與可視化;使用t-SNE算法對序列所屬科系類別進行可視化,發(fā)現(xiàn)B3樣本中含大量腸桿菌科、棒桿菌科細菌和棒狀桿菌等信息。最后,選取單個、多個樣本的基因組序列數(shù)據(jù)分別進行了潛在類別分析和潛在類別回歸分析,分析耐藥菌的基因序列特點,有助于耐藥菌性能的基因分析。另一方面構(gòu)建集成化、可視化的分析系統(tǒng)。使用R的shiny技術(shù)構(gòu)建了單細胞全基因組測序數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可... 

【文章來源】：曲阜師范大學山東省

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

高通量測序數(shù)據(jù)分析流程圖

第三章全基因組數(shù)據(jù)可視化分析15第三章全基因組數(shù)據(jù)可視化分析3.1數(shù)據(jù)背景目前，國內(nèi)外對大腸桿菌的左氧氟沙星耐受性研究少，由前面分析發(fā)現(xiàn)條件致病性大腸桿菌對養(yǎng)殖業(yè)和公共衛(wèi)生安全都造成極大威脅，本文對大腸桿菌的左氧氟沙星耐受性進行研究，選取單細胞中心實驗室的基因檢測數(shù)據(jù)和生物信息數(shù)據(jù)庫(NCBI、NIAID、PATRIC)中已公布的基因組數(shù)據(jù)庫。由國家過敏與感染疾病研究所和疾病預防控制中心等相關機構(gòu)提供資助共同構(gòu)建的病原體系統(tǒng)資源整合中心(PATRIC)是一個全球化的細菌生物信息學資源中心。PATRIC可以提供所有細菌的生物信息學分析，特別是病原體的分析，用戶可以訪問250000多個帶有注釋元數(shù)據(jù)的統(tǒng)一注釋和公開的基因組。PATRIC致力于開發(fā)基因組數(shù)據(jù)分析算法，整合生物信息大數(shù)據(jù)資源，發(fā)展基于基因組數(shù)據(jù)分析的生物信息分析流程，提升基因組數(shù)據(jù)生物信息分析效率和能力。截止到2020年初，PATRIC系統(tǒng)中已經(jīng)整合公開的不同類型大腸桿菌基因組數(shù)據(jù)共9556例，其中全基因組數(shù)據(jù)共8544例，如圖3.1，占總數(shù)的90%以上；其中宿主來源是人類的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)量的一半。圖3.1基因組狀態(tài)占比統(tǒng)計圖PATRIC中有關大腸桿菌的基因組樣本統(tǒng)計情況如下圖，基因組樣本來自世界眾多國家的實驗數(shù)據(jù)。通過統(tǒng)計圖表(圖3.2)可見，數(shù)據(jù)庫中美國的數(shù)據(jù)占比為一半以上，其次是中國、法國等國家。從地區(qū)分布地圖(圖3.3)可以看出，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)來源分布全國各地，在亞歐大陸國家分布密集。

第三章全基因組數(shù)據(jù)可視化分析16圖3.2PATRIC樣本來源國家數(shù)量餅圖圖3.3PATRIC樣本來源國家分布地圖系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)尚不完整和充足，由于不同國家地區(qū)的不同實驗者的統(tǒng)計方法有差異，缺失值較多且時效性不強。除公開數(shù)據(jù)外，本文還采用一批測試數(shù)據(jù)(由中國科學院青島生物能源與過程研究所單細胞中心提供)，是尿路感染病原菌的耐藥性鑒定和單細胞基因組測序數(shù)據(jù)的初步分析結(jié)果。3.2單核苷酸多態(tài)性統(tǒng)計與可視化單核苷酸多態(tài)性(SNP)是指在基因組水平上發(fā)生的單個核苷酸的變異引起的DNA序列多態(tài)。單核苷酸多態(tài)性統(tǒng)計與可視化有助于檢測樣品的單核苷酸變體并對其進行基因分型。本次分析取4個樣本集，分別標記為A9、A10、B3、B9。為解決等位基因缺失，假陽性錯誤和覆蓋范圍不均的問題，使用專門用于單細胞數(shù)據(jù)的Monovar技術(shù)[13]檢測樣品的單核苷酸變體并對其進行基因分型，得到結(jié)果為VCF格式文

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]基于高通量測序數(shù)據(jù)的人獸共患病病原檢測分析平臺的研究與構(gòu)建[D]. 李家寬.軍事科學院 2018
[4]Pannonibacter phragmitetus 31801的基因組測序和生物信息學分析[D]. 周亞軍.華僑大學 2017
[5]基于乳腺癌基因組數(shù)據(jù)的分析與可視化平臺實現(xiàn)[D]. 鄒杰民.湖南大學 2017
[6]幾種臨床常見致病菌的全基因組序列測定及分析[D]. 劉豐.北京協(xié)和醫(yī)學院 2016
[7]基于高通量測序的微生物基因組學研究[D]. 黃勇.中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院 2013



本文編號：3451882