[发明专利]一种基于三代测序的病原微生物宏基因组检测方法

说明书

本发明公开了一种基于三代测序的病原微生物宏基因组检测方法，包括获取样本三代测序的原始基因检测数据，去除干扰序列，保留非人源数据；建立全物种核酸数据库与全物种分类数据库的映射关系；去除映射关系集合中的无效映射关系，得到非人源数据和全物种分类数据库的有效映射关系集合，并根据有效映射关系集合计算得到物种鉴定结果；构建微生物注释数据库，获得微生物注释信息；构建微生物耐药数据库，获得微生物耐药信息；根据物种鉴定结果、微生物注释信息和微生物耐药信息，获得微生物检测报告。本发明通过建立非人源数据，优化映射结果，提高检测精度，提高了相似区域物种分类的准确性，进而经过预测比对序列结果得到物种。

技术领域

本发明涉及生物信息技术领域，具体涉及到一种基于三代测序的病原微生物宏基因组检测方法。

背景技术

病原微生物是人类致病的主要因素之一，在人类疾病的确诊过程中，通常需要进行人体样本的生物学检测。

宏基因组学（Metagenomics）又叫微生物环境基因组学、元基因组学。它通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库，利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能。它是在微生物基因组学的基础上发展起来的一种研究微生物多样性、开发新的生理活性物质（或获得新基因）的新理念和新方法。其主要含义是： 对特定环境中全部微生物的总DNA（也称宏基因组，metagenomic）进行克隆，并通过构建宏基因组文库和筛选等手段获得新的生理活性物质；或者根据rDNA数据库设计引物，通过系统学分析获得该环境中微生物的遗传多样性和分子生态学信息。

病原微生物宏基因组的检测是指从感染微生物的患者中检测相关的致病菌，目前已知的致病菌包括病毒、细菌、寄生虫、真菌、原生动物等。耐药基因的检测是指从感染微生物的患者中检测是否存在能产生对某种抗生物素不敏感产物的基因。快速、准确的鉴定出微生物的类型和耐药基因，能对医生的用药指导提供有效的参考。但目前由于检测手段的限制，快速精确诊断的难度比较大。

目前病原微生物物种鉴定的方法主要有以下几种：

1）涂片检查：

该方法通过感染液涂片显微镜光学检测，只能判定是否有微生物存在，由于只能从形态学进行判定，因此准确度和敏感性都存在极大的缺乏，另外受到样本类型的限制，如鼻验拭子样本就不适用。

2）病原培养：

常见的样本培养类型包括血培养和痰液培养，所需鉴定的物种受到培养基成分的限制且培养时间由培养样本中类型不同而所需培养的时间不同，一般来说鉴定需氧菌需要24 小时，厌氧菌需要 48 小时，酵母菌需要48-72 小时，丝状真菌需要 4-7 天，该种方法虽是临床上常用的方法但检测的种类非常有限，所需时间也不同步，存在比较高的漏检情况。

3）抗原/抗体的免疫学检测方法：

能鉴定存在抗体的常见物种，灵敏度低且通量小。

4）基于代谢产物的质谱检测：

作为一种高通量检测技术，检测时间略长需 1-3 天。5）基于核酸的 PCR 检测，一般来说具有较高的准确性，检测速度只需几小时，但因需要设计特异性的引物和探针，一次只能鉴定 10-20 种物种，且每个物种需要针对性设计引物和探针。

5）基于基因组序列的二三代测序的检测方法：

相较于传统低通量钓鱼氏检测，二三代测序检测的检测方法能快速高效的一次性分析所有的基因组成分，通常能在 12-24 小时检测出样本中含有的所有微生物核酸序列。