A theoretical and generalized approach for the assessment of the sample-specific limit of detection for clinical metagenomics

基因组 计算生物学 背景(考古学) 极限(数学) 生物 灵敏度(控制系统) 样本量测定 k-mer公司 病毒 检出限 基因组 计算机科学 统计 数学 基因 病毒学 遗传学 数学分析 古生物学 电子工程 工程类
作者
Arnt Ebinger,Susanne Fischer,Dirk W. Höper
出处
期刊:Computational and structural biotechnology journal [Elsevier BV]
卷期号:19: 732-742 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.csbj.2020.12.040
摘要

Metagenomics is a powerful tool to identify novel or unexpected pathogens, since it is generic and relatively unbiased. The limit of detection (LOD) is a critical parameter for the routine application of methods in the clinical diagnostic context. Although attempts for the determination of LODs for metagenomics next-generation sequencing (mNGS) have been made previously, these were only applicable for specific target species in defined samples matrices. Therefore, we developed and validated a generalized probability-based model to assess the sample-specific LOD of mNGS experiments (LODmNGS). Initial rarefaction analyses with datasets of Borna disease virus 1 human encephalitis cases revealed a stochastic behavior of virus read detection. Based on this, we transformed the Bernoulli formula to predict the minimal necessary dataset size to detect one virus read with a probability of 99%. We validated the formula with 30 datasets from diseased individuals, resulting in an accuracy of 99.1% and an average of 4.5 ± 0.4 viral reads found in the calculated minimal dataset size. We demonstrated by modeling the virus genome size, virus-, and total RNA-concentration that the main determinant of mNGS sensitivity is the virus-sample background ratio. The predicted LODmNGS for the respective pathogenic virus in the datasets were congruent with the virus-concentration determined by RT-qPCR. Theoretical assumptions were further confirmed by correlation analysis of mNGS and RT-qPCR data from the samples of the analyzed datasets. This approach should guide standardization of mNGS application, due to the generalized concept of LODmNGS.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
liuhang完成签到,获得积分10
1秒前
大王发布了新的文献求助10
5秒前
___赵发布了新的文献求助10
5秒前
cdercder应助Blossom采纳,获得10
8秒前
ft完成签到,获得积分10
11秒前
小鼠发布了新的文献求助10
11秒前
含蓄的煜城完成签到,获得积分10
13秒前
朱华彪发布了新的文献求助10
14秒前
不安的凉面完成签到 ,获得积分10
14秒前
陈飞飞完成签到,获得积分10
14秒前
16秒前
xuhui发布了新的文献求助30
18秒前
siriuslee99完成签到,获得积分10
18秒前
虚幻紫发布了新的文献求助10
18秒前
T=T生物完成签到,获得积分10
18秒前
陈飞飞发布了新的文献求助10
21秒前
zhanghaha完成签到,获得积分10
22秒前
123完成签到,获得积分10
25秒前
狗头233发布了新的文献求助10
26秒前
26秒前
目闭皆影完成签到,获得积分10
27秒前
机智的紫南完成签到,获得积分10
27秒前
小鼠完成签到,获得积分10
27秒前
蓝天应助Chowtivi采纳,获得10
29秒前
海盗完成签到,获得积分10
29秒前
啄米鸡完成签到,获得积分10
29秒前
vision完成签到,获得积分10
30秒前
爱桃子完成签到,获得积分10
31秒前
目闭皆影发布了新的文献求助10
32秒前
32秒前
32秒前
royzhu完成签到,获得积分10
32秒前
zyq111111完成签到,获得积分20
33秒前
Wsssss发布了新的文献求助200
34秒前
虚幻紫完成签到,获得积分20
36秒前
摘星完成签到 ,获得积分10
37秒前
37秒前
jiangzong应助Blossom采纳,获得10
38秒前
pppcpppdpppy发布了新的文献求助10
38秒前
38秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Gründe der Seele:Die Wiener Psychatrie im 20.Jahrhundert 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7272647
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8893560
关于积分的说明 18800952
捐赠科研通 6947021
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3204865
关于科研通互助平台的介绍 2377027
邀请新用户注册赠送积分活动 2180243