[논문 리뷰] ggpicrust2: an R package for PICRUSt2 predicted functional profile analysis and visualization

Yang Chen, Jiahao Mai외 4명|arXiv (Cornell University)|2023. 03. 18.

Gut microbiota and health인용 수 7

한 줄 요약

ggpicrust2는 PICRUSt2 예측 기능 프로필에 대해 광범위한 차등 풍부도 분석과 게시 가능한 시각화를 가능하게 하는 R 패키지입니다.

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.

연구 동기 및 목표

• 미생물군 연구에서 분류학 기반 분석을 넘어 기능 프로파일링으로 나아가야 할 필요성을 제고한다.
• PICRUSt2 예측을 사용하여 비교 그룹 간 경로 풍부도 차이를 테스트하는 도구를 제공한다.
• 기능 프로파일의 신호를 강조하기 위한 게시 가능한 시각화 기능을 제공한다.
• R에서 강력한 다운스트림 차등 분석을 가능하게 하도록 PICRUSt2 출력물을 활용한다.

제안 방법

• PICRUSt2 예측 기능 프로파일을 R 프레임워크에 통합한다.
• 기능 경로에 대한 광범위한 차등 풍부도 분석을 구현한다.
• 그룹 간 경로 풍부도를 비교하기 위한 통계적 검정 기능을 제공한다.
• 유의한 신호를 강조하기 위한 게시물용으로 적합한 시각화 기능을 포함한다.
• 미생물군 기능 프로파일의 분석 및 해석을 용이하게 하도록 설계되었다.
• 다운스트림 추론의 입력으로 확립된 PICRUSt2 예측에 의존한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 사전 정의된 샘플 그룹 간 경로 풍부도 차이를 PICRUSt2 예측을 사용하여 ggpicrust2가 신뢰성 있게 탐지할 수 있는가?
• RQ2 예측된 기능 프로필의 차등 신호를 전달하기 위한 가장 정보성이 높은 시각화는 무엇인가?
• RQ3 ggpicrust2가 R에서 기능 프로파일링과 다운스트림 미생물군 분석의 통합을 어떻게 용이하게 하는가?

주요 결과

• ggpicrust2는 PICRUSt2 예측 기능 프로필에 대해 광범위한 차등 풍부도 분석을 가능하게 한다.
• 이 패키지는 신호를 강조하는 게시 가능한 그림을 생성하는 것을 목표로 하는 시각화 도구를 제공한다.
• It focuses on functional pathway-level inference derived from 16S rRNA data via PICRUSt2.
• The work addresses the need for state-of-the-art inference tools for pathway abundance differences.
• The package aims to fill gaps in tools for testing differences in functional profiles rather than just taxa abundances.