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新聞網(wǎng)訊 近日，計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)院生物信息研究組研發(fā)了微生物組局部比對算法Flex Meta-Storms（FMS），能夠深入挖掘微生物組與其棲息環(huán)境之間隱含的聯(lián)系。該成果于3月22在線日發(fā)表于生物信息學(xué)高水平期刊Bioinformatics (SCI IF=6.93)。該研究論文由青島大學(xué)獨立完成，計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)院為第一單位，碩士研究生張明乾、張文科同學(xué)為共同第一作者，學(xué)院教授蘇曉泉為通訊作者。該研究獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、泰山學(xué)者計劃和山東省教育廳的支持，并獲得軟件著作權(quán)授權(quán)（登記號：2023SR0207831）。

微生物組與周圍的環(huán)境有著密切的互作關(guān)系。Beta多樣性是微生物組研究與應(yīng)用的關(guān)鍵基礎(chǔ)，能夠定量評估復(fù)雜群落之間的差異。當(dāng)前，beta多樣性主要基于“全局比對”，即利用群落內(nèi)全部成員計算總體距離（圖1A）。然而，當(dāng)環(huán)境特征（如某些疾?。┲慌c一小部分的微生物有關(guān)時，這些微小的改變不足以對整體層面的距離產(chǎn)生影響，從而模糊了微生物與疾病之間的關(guān)聯(lián)。

針對以上問題，蘇曉泉教授前期提出了微生物組“局部比對”的概念，并應(yīng)mSystems期刊（SCI IF= 7.324）主編邀請，將此算法概念發(fā)表于該期刊的“2021青年科學(xué)家特刊”。在此基礎(chǔ)上，研究組首次對微生物組局部比對算法FMS進(jìn)行了具體實現(xiàn)（圖1B）。與現(xiàn)有的 “全局比對”算法相比，F(xiàn)MS能夠識別出難以感知的細(xì)微差異，表現(xiàn)出了更好的敏感性和特異性。因此，F(xiàn)MS算法有助于深入理解微生物組與宿主的相互作用，促進(jìn)微生物組大數(shù)據(jù)的深入研究與廣泛應(yīng)用。

圖1.微生物組beta多樣性距離計算的（A）全局比對模式與（B）局部比對模式

論文信息

1. Mingqian Zhang^$, Wenke Zhang^$, Yuzhu Chen, Jin Zhao, Shunyao Wu, Xiaoquan Su^*, Flex Meta-Storms elucidates the microbiome local beta-diversity under specific phenotypes. Bioinformatics, 2023, DOI: https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btad148.

2. Xiaoquan Su*, Elucidating the Beta-Diversity of the Microbiome: from Global Alignment to Local Alignment. mSystems, 2021, DOI: https://doi.org/10.1128/mSystems.00363-21.