Estudio comparativo de herramientas bioinformáticas para el análisis metagenómico sobre el microbioma humano

Abstract

La finalidad de este trabajo final de máster ha sido realizar una comparativa con diferentes softwares para el análisis taxonómico en diferentes microbiomas del cuerpo humano. El estudio metagenómico se llevó a cabo gracias al método secuenciación por amplicón del gen 16S rRNA, este es el marcador por excelencia caracterizado por su baja tasa de evolución. Para hacer el estudio se crearon tres dataset correspondientes a microbioma intestinal, vaginal y bucal. La simulación fue realizada con el software Wgsim con datos del MiSeq de Illumina, llevando a cabo una secuenciación paired-end. El análisis bioinformático se realizó con tres de los softwares más utilizados en la actualidad, que son: Gaia, Qiime2 y Mothur. Estos dos últimos son de código abierto por lo que para llevarlos a cabo se hizo uso de una máquina virtual de Ubuntu en Google Cloud. Gaia ha sido desarrollado por la empresa Sequentia Biotech, por lo que no hubo necesidad de crear ningún código para el análisis. Una vez realizado el análisis taxonómico se llevó a cabo el análisis estadístico de los resultados. Para ello se evaluaron parámetros como precisión, recall y F-measure.

The purpose of this final master's project has been to make a comparison with different softwares for taxonomic analysis in different microbiomes of the human body. The metagenomic study was carried out thanks to the amplicon sequencing method of the 16S rRNA gene, this is a marker par excellence characterized by its low rate of evolution. To make the study, three datasets corresponding to intestinal, vaginal and oral microbiome were created. The simulation was carried out with the Wgsim software with data from the Illumina MiSeq, carrying out a paired-end sequencing. The bioinformatic analysis was carried out with three of the most commonly used software, which are: Gaia, Qiime2 and Mothur. These last two are open source, so to use them, an Ubuntu virtual machine was used in Google Cloud. Gaia has been developed by the company Sequentia Biotech, so there was no need to create any code for the analysis. Once the taxonomic analysis was performed, the statistical analysis of the results was carried out. For this, parameters such as precision, recall and F-measure were evaluated.

La finalitat d'aquest treball final de màster ha estat realitzar una comparativa amb diferents programaris per a l'anàlisi taxonòmic a diferents microbiomas del cos humà. L'estudi metagenòmic es va dur a terme gràcies al mètode de seqüenciació per amplicó de gen 16S rRNA, aquest és el marcador per excel·lència, que es caracteritza per la seva baixa taxa d'evolució. Per fer l'estudi es van crear tres dataset corresponents a microbioma intestinal, vaginal i bucal. La simulació va ser realitzada amb el programari Wgsim amb dades de l'MiSeq de Illumina, portant a terme una seqüenciació Paired-end. L'anàlisi bioinformàtic es va realitzar amb tres dels programaris més utilitzats en l'actualitat, que són: Gaia, Qiime2 i Mothur. Aquests dos últims són de codi obert, de manera que per dur-los a terme es va fer ús d'una màquina virtual d'Ubuntu a Google Cloud. Gaia ha estat desenvolupat per l'empresa Sequentia Biotech, de manera que no hi va haver necessitat de crear cap codi per a l'anàlisi. Un cop realitzat l'anàlisi taxonòmic es va dur a terme l'anàlisi estadística dels resultats i es van avaluar paràmetres com precisió, recall i F-measure.