CLC Microbial Genomics Module 株式会社キアゲングローバルインフォマティクスソリューションズ & サポートアプライドアドバンストゲノミクス宮本真理 Ph.D. Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 1
Agenda メタゲノミクス解析 製品概要 機能紹介 デモ Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 2
Microbial community analysis メタゲノム解析 : どんな細菌がどのぐらい居るのか? 1. PCR にてバラエティを持つ16S rrna の遺伝子を増幅 2. 次世代シークエンス 3. 得られたリードの分類. Operational Taxonomical Units (OTUs) テーブル (abundance tables) 2 次解析 : α 多様性 : サンプルの中にどのぐらいの菌がいるのか? β 多様性 : サンプル間で どのぐらい異なるのか? 統計検定により組成の構成量の検定 Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 3
16s rrna gene as a phylogenetic marker for bacterial ID 16s rrna gene Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 4
CLC Microbial Genomics Module 1.0 特長 o o o すべての操作をグラフィカルなインターフェースで大量なサンプル処理を可能にするワークフローインタラクティブなビジュアライゼーション Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 5
CLC Microbial Genomics Module 1.0 マイクロバイオーム解析 o 16S rrna 解析 その他アンプリコンデータ対応.. o OTU クラスタリング (de novo, Reference based) o Greengenes, Silva, UNITE を OTU クラスタリング用データベースに利用可能. o 様々な階層でマイクロバイオームの組成を表示 統計解析 o 多様性の指標 α- 多様性 β- 多様性を計算 o 主座標分析 (PCoA) さらにメタデータの追加表示も可能 o PERMANOVA 解析 o 組成量の検定 o OTU の組成量のノーマライズ. o 統計的有意差の検定. o Scatter Plot での比較. Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 6
Microbiome Genomics Module モジュールとワークフローがセット Microbiome Genomics Module をインストールすると OTU クラスタリングというツール群とワークフローがインストールされます Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 7
解析の流れ Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 8
解析フロー OTU Clustering Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 9
解析フロー Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 10
解析フロー Estimate α, β diversity Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 11
解析ステップ OTU Clustering Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 12
解析ステップ OTU Clustering Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 13
Merge and trim adaptor Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 14
解析ステップ OTU Clustering Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 15
解析ステップ OTU Clustering Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 16
解析ステップ Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 17
解析ステップ Estimate α, β diversity Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 18
解析ステップ Estimate α, β diversity Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 19
解析ステップ Estimate α, β diversity Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity 結果ファイル Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 20
Analysis flow Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 21
OTU table 結果はサンプルごと メタデータに基づいてまとめるなどインタラクティブに設定可能 Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 22
結果 OTU table Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 23
Results Estimate α, β diversity Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 24
解析ステップ Estimate α, β diversity Import Merge pair Trim primer Length trimming Remove Low coverage OTU Clustering Estimate α, β diversity Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 25
DEMO: 死体発見現場から採取した細菌叢と容疑社宅から押収したブーツ DNA from soil at excavation site DNA from soil alibi site 1 DNA from soil alibi site 2 DNA from soil on suspect 1 boots DNA from soil on suspect 2 boots Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 26
追加での解析 Heat map Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 27
2 次解析 PREMANOVA analysis Input is OTU table Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 28
2 次解析 PERMANOVA analysis Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 29
2 次解析 PERMANOVA analysis グループは分かれているという結果 しかしながら今回のデータは郡内のレプリケートが少ないため 郡と郡での有意さを出すことが難しかった Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 30
パフォーマンス評価 Dataset: 12 samples with a total of 2.5 M ペアエンド Illumina MiSeq リード (300 bp) Database: Greengenes 97% OTUs, 100.000 sequences Laptop: Macbook Pro w. Processor 2,6 GHz; メモリ 4 GB CLC Microbial Genomics Module benchmarked vs. UCLUST (Edgar, R.C. (2013) UPARSE: Highly accurate OTU sequences from microbial amplicon reads, Nature Methods [Pubmed:23955772, dx.doi.org/10.1038/nmeth.2604].) De novo Open reference CLC UCLUST CLC UCLUST Purity * 0,70 0,71 0,84 1,00 NMI * 0,89 0,89 0,92 1,00 OTU count 5.200 4.844 6.738 6.727 Chimeric abundance 43.264 38.493 15.421 8.798 * Purity scores reflect the homogeneity of a cluster. If the majority of the labels in each cluster are the same, the purity score is high. However, the purity score does not penalize for the creation of multiple clusters that contain the same label(s). The NMI score, in addition, reflects the mutual information between the clusters and the taxonomic labels; a high NMI score is achieved when high purity is reached with a minimum number of clusters. Bonder MJ, Abeln S, Zaura E, Brandt BW. (2012) Comparing clustering and pre-processing in taxonomy analysis. Bioinformatics. 28:2891-7. doi: 10.1093/bioinformatics/bts552. Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 31
ライセンスとサーバーへの拡張 CLC Microbial Genomics Module は CLC Genomics Workbench/Biomedical Genomics Workbench への拡張モジュールです 製品のご利用には いずれかの製品が必要です ライセンスは 永続ライセンスと ネットワークライセンスを用意しています アカデミック価格も用意しています Genomics Server と連携し 大量なデータを処理できるよう Genomics Server 対応ライセンスも用意しています 詳しくはお問い合わせ下さい Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 32
ご清聴ありがとうございました Question? Filgen WebEx seminar, 2015/07/16 (2015/07/30) 33