[发明专利]基于宏基因组测序的微生物对比结果校正的方法和系统

说明书

本发明公开了一种检测样本中微生物的方法，属于宏基因组分析技术领域，所述包括以下步骤：S1，获得所述样本的宏基因组测序数据；S2，对所述宏基因组测序数据进行物种分析。进一步还包括对所述样本的宏基因测序数据进行耐药基因分析的步骤。本发明还公开了检测样本中微生物和耐药基因的系统。本发明基于全面且准确地数据库，并加上智能化的分析与筛选算法，利用宏基因组测序方法有效鉴定病原微生物和耐药基因，有效降低假阳性，且可提示检测的耐药基因疑似对应的细菌，为感染精准诊疗提供更好的技术支持，另外，本发明的方法和系统还可以准确分析潜在的新发病原微生物，为新发传染病的预警提供技术支持。

相关申请的交叉引用

本发明属于申请日为2020.12.14，申请号为202011474395.0，发明名称为“一种检测样本中微生物和耐药基因的方法和系统”的中国发明专利申请的分案申请，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明属于宏基因组分析技术领域，具体地，涉及一种基于宏基因组测序的微生物对比结果校正的方法和系统。

背景技术

由病原微生物导致的感染性疾病，尤其是重症肺炎、脓毒血症和脑炎脑膜炎为主的疑难危重感染性疾病的病原鉴定困难，一直是感染病临床医师面临的一个关键问题，故精确的病原微生物鉴定是精准感染治疗至关重要的步骤。

传统的病原微生物检测技术主要分为两类：基因细胞培养的方法和基于特异性引物或抗体(分子检测)的方法如PCR检测、多重PCR检测和抗原抗体杂交反应等。目前临床常规病原检测方法以细菌/真菌培养、病毒PCR与感染免疫标志物为主，但分离培养阳性率偏低(15％-20％)且周期过长(3-5天)，而分子检测与血清学检测虽然可扩大病原体的检测范围，但存在检测目标固定单一的局限，其难以应对因个体差异、混合感染、罕见感染和国际旅行等因素引起的疑难/复杂感染。

而以高通量测序为基础的病原宏基因组学技术可在一定程度上提升时效性、敏感性和鉴定精确度。相比传统技术，高通量测序直接测序可以快速一次性检测包括细菌、真菌、病毒和寄生虫等上千种病原体，且特别适用于罕见、新发和非典型的复杂传染病的病原检测。同时可检测细菌的耐药性、毒力性进行分析。病原宏基因组学由于其高灵敏度性、高效性、覆盖范围广和成本效益，有望部分取代传统检测方法，成为感染病诊治与传染病防控的革新性方法。

然而，目前利用宏基因组测序检测样本中微生物的方法存在下机数据分析时间长、微生物比对准确度低、未能有效过滤背景和污染微生物、未能有效区分背定植或感染微生物、未能有效鉴定多重耐药细菌及混合感染、未有效对检测的耐药基因与微生物建立关联、未能有效鉴定新发病原体等不足。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明建立了一种检测样本中微生物和/或耐药基因的系统和方法，具体采用的技术方案如下：

本发明第一方面提供一种检测样本中微生物的方法，包括以下步骤：

S1，获得所述样本的宏基因组测序数据；

S2，对所述宏基因组测序数据进行物种分析：

S21，利用微生物比对数据库，基于K-mer算法对所述宏基因组测序数据进行比对分析，获得微生物比对结果，

S22，利用微生物注释数据库，对所述微生物比对结果进行注释，获得微生物注释结果，

S23，对所述微生物注释结果进行初步过滤：a)过滤比对置信度小于第一预设阈值的序列；b)过滤丰度低于第二预设阈值的微生物；c)结合样本类型信息，过滤背景或污染微生物以及定植微生物，从而获得候选微生物信息，

S24，利用微生物代表基因组数据库，比对获得的所述候选微生物信息的覆盖率，过滤覆盖率小于第三预设阈值或非连续的比对区域数小于第四预设阈值的微生物，从而获得所述样本中的微生物信息。