基于网络分析的微生物群落特征研究与实现

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人体环境中的微生物群落对人体健康起着至关重要的作用。当前,国内外很多研究都试图发现微生物群落如何影响人体健康,微生物群落之间如何交流,以及群落间交流对人体健康的影响。部分研究工作从微生物群落中物种的相对丰度的比较及物种相关性聚类的角度来分析微生物群落,然而,微生物群落及其所处环境之间形成了一个复杂的环境,从单一的物种含量比较很难发现微生物群落的特征规律,这就需要采用网络分析的方法来宏观地展现整个微生物群落,并通过分析网络特征来总结微生物群落的规律。  本文概述了微生物群落研究及网络分析方法,研究并设计了微生物群落分析架构和流程、以及基于Web的微生物数据处理与分析平台系统,运用150个口腔血小板微生物群落样本以及来自HMP(Home Microbiome Project)的口腔微生物数据样本(包括来自18个人体对象的9个不同口腔部位的3995个样本)构建相关性矩阵,对矩阵进行协同过滤,并根据相关性矩阵建立网络。通过对网络的分析,不同人体部位的微生物群落差异可以通过网络特征的差异表现出来,并且通过分析网络中的集团及其他模式可以发现微生物群落特征和人体健康的关系;通过对微生物群落相关性网络的分析,可以从一个综合的视角分析不同人体部位微生物群落之间的特征差异,通过深入分析网络中具有较强相关性的微生物,可以得到与人体健康相关的更多信息。
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