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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2025-03-05
摘要
人類腸道微生物組對健康有顯著影響，促使在多個時間點捕獲微生物組樣本的縱向研究增加。此類研究使研究人員能夠表徵微生物組隨時間的變化，但重要的是，由於採樣不完整或不規則，也帶來了重大的分析挑戰。為了應對這項挑戰，縱向微生物組研究通常採用各種插值方法，旨在推斷缺失的微生物組數據。然而，迄今為止，仍然缺乏對此類微生物組插值技術的全面評估，以及插值微生物組數據的最佳實踐指南。這項工作旨在填補這一空白，嚴格實施和系統評估大量跨多個不同類別的縱向微生物組插值方法。為了評估每種方法及其在缺失時間點準確推斷微生物組組成的能力，我們使用了三個縱向微生物組資料集，這些資料集長期追蹤個體並採用留一法。總體而言，我們的分析表明，K 最近鄰演算法在插值精度方面始終優於其他方法，但精度在不同資料集、個人和時間之間存在很大差異。微生物組穩定性、樣本大小以及內插樣本和相鄰樣本之間的時間間隔等因素顯著影響準確性，使我們能夠開發一個模型來預測缺失時間點的預期插值精度。我們的研究結果表明，縱向微生物組數據的精確插值是可行的，尤其是在密集的隊列中。此外，使用我們的預測模型，未來的研究只能在預期內插精度較高的時間點內插資料。 重要性由於由於收集實踐不一致，縱向微生物組數據集中樣本缺失很常見，因此評估和基準化不同插值方法來預測此類樣本中的微生物組組成並促進下游分析非常重要。我們的研究嚴格評估了幾種此類方法，並確定 K 最近鄰方法對於這項任務特別有效。研究也注意到，受年齡、樣本量和採樣頻率等因素影響，插值精確度在個體之間有顯著差異。此外，我們開發了一個預測模型，用於估計特定時間點的插值精度，從而提高未來研究中此類分析的可靠性。因此，我們的研究結合起來，提供了重要的見解和工具，可以提高不斷發展的縱向微生物組研究領域中數據插值方法的準確性和可靠性。