[論文レビュー] ggpicrust2: an R package for PICRUSt2 predicted functional profile analysis and visualization

Yang Chen, Jiahao Mai+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 18, 2023

Gut microbiota and health被引用数 7

ひとこと要約

ggpicrust2 は PICRUSt2 が予測した機能プロファイルの差次分析と公表可能なビジュアル化を可能にする R パッケージです。

ABSTRACT

Microbiome research is now moving beyond the compositional analysis of microbial taxa in a sample. Increasing evidence from large human microbiome studies suggests that functional consequences of changes in the intestinal microbiome may provide more power for studying their impact on inflammation and immune responses. Although 16S rRNA analysis is one of the most popular and a cost-effective method to profile the microbial compositions, marker-gene sequencing cannot provide direct information about the functional genes that are present in the genomes of community members. Bioinformatic tools have been developed to predict microbiome function with 16S rRNA gene data. Among them, PICRUSt2 has become one of the most popular functional profile prediction tools, which generates community-wide pathway abundances. However, no state-of-art inference tools are available to test the differences in pathway abundances between comparison groups. We have developed ggpicrust2, an R package, to do extensive differential abundance(DA) analyses and provide publishable visualization to highlight the signals.

研究の動機と目的

• 微生物叢研究において分類のみの解析から機能プロファイリングへ進む必要性を動機づける。
• PICRUSt2 の予測を用いて比較グループ間の経路富度の差を検定するツールを提供する。
• 機能プロファイルのシグナルを強調する公表可能な可視化機能を提供する。
• 下流の差次解析を R でロバストに行えるよう PICRUSt2 の出力を活用する。

提案手法

• PICRUSt2 予測機能プロファイルを R フレームワークに組み込む。
• 機能的経路の差次分析を広範に実装する。
• グループ間で経路富度を比較する統計検定機能を提供する。
• 公表可能なシグナルを強調する可視化関数を含む。
• 微生物叢の機能プロファイルの分析と解釈を促進するよう設計された。
• 下流の推論の入力として確立された PICRUSt2 の予測に依存する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ggpicrust2 は predefined なサンプル群間で PICRUSt2 の予測を用いて経路富度の差を信頼性高く検出できるか。
• RQ2 機能的予測プロファイルの差信号を伝えるのに最も有益な可視化は何か。
• RQ3 ggpicrust2 は R における機能プロファイリングと下流のマイクロビオーム解析の統合をどのように促進するか。

主な発見

• ggpicrust2 は PICRUSt2 予測機能プロファイルに対して広範な差次分析を可能にする。
• このパッケージは信号を強調する公表可能な図を作成することを意図した可視化ツールを提供する。
• 16S rRNA データを介した機能的経路レベルの推定に焦点を当てる。
• 経路富度の差を推定する最先端の推論ツールの必要性に対応する。
• 機能プロファイルの差を検定するツールを充実させ、分類のみの分析だけではなく機能プロファイルの差異を扱えるようにする。