Введение
1. Обзор литературы 13
1.1. Микробные сообщества и методы изучения их состава 13
1.1.1. Разнообразие микробных сообществ и их основные члены 13
1.1.2. Традиционные методы исследования 14
1.1.3. Современные молекулярные методы изучения микробиоты
1.2. Высокопроизводительное метагеномное секвенирование 17
1.3. Базовый анализ метагеномных данных
1.3.1. Форматы метагеномных данных и их предобработка 29
1.3.2. Данные по секвенированию последовательности гена 16S рРНК...32
1.3.3. Данные полногеномного секвенирования 39
1.4. Статистический анализ и моделирование в метагеномике 44
1.5. Микробиота кишечника человека 50
1.6. Антибиотикорезистентность 55
2. Материалы и методы 58
2.1. Сбор образцов 58
2.1.1. Контрольная группа 58
2.1.2. Группы пациентов
2.2. Пробоподготовка 60
2.3. Секвенирование 60
2.4. Внешние источники метагеномных данных 61
2.5. Программные пакеты для картирования ридов 61
2.6. Предобработка ридов 62
2.7. Определение функционального состава 62
2.8. Статистический анализ и визуализация 63
2.9. Аппаратные и программные средства, использованные вычислительным конвейером для анализа метагеномных данных
2.10. Сборка de novo метагеномных ридов и выявление генов, не входящих в референсный каталог генов 65
2.11. Расширение референсного каталога геномов путем идентификации неизвестных компонент с помощью дополнительных методов 66
2.12. Расширение каталога генов путем добавления генов из специфических геномов
2.13. Профилирование уровней генов антибиотикорезистентности 68
3. Результаты 70
3.1. Полногеномное секвенирование образцов микробиоты кишечника 70
3.2. Разработка алгоритма для профилирования функционального состава70
3.3. Реализация алгоритма в виде программного комплекса на параллельной вычислительной системе 73
3.4. Разработка Интернет-ресурса для анализа метагеномных данных по микробиоте кишечника 81
3.5. Определение влияния глубины секвенирования на оценку функционального состава 84
3.6. Функциональный состав микробиоты населения РФ
3.6.1. Контрольная группа 86
3.6.2. Воспалительные заболевания кишечника 92
3.6.3. Хроническая обструктивная болезнь легких
4. Обсуждение 103
5. Заключение 113
6. Выводы 113
7. Список литературы
