Benchmarking reveals superiority of deep learning variant callers on bacterial nanopore sequence data
Notice bibliographique
Résumé
Variant calling is fundamental in bacterial genomics, underpinning the identification of disease transmission clusters, the construction of phylogenetic trees, and antimicrobial resistance detection. This study presents a comprehensive benchmarking of variant calling accuracy in bacterial genomes using Oxford Nanopore Technologies (ONT) sequencing data. We evaluated three ONT basecalling models and both simplex (single-strand) and duplex (dual-strand) read types across 14 diverse bacterial species. Our findings reveal that deep learning-based variant callers, particularly Clair3 and DeepVariant, significantly outperform traditional methods and even exceed the accuracy of Illumina sequencing, especially when applied to ONT's super-high accuracy model. ONT's superior performance is attributed to its ability to overcome Illumina's errors, which often arise from difficulties in aligning reads in repetitive and variant-dense genomic regions. Moreover, the use of high-performing variant callers with ONT's super-high accuracy data mitigates ONT's traditional errors in homopolymers. We also investigated the impact of read depth on variant calling, demonstrating that 10× depth of ONT super-accuracy data can achieve precision and recall comparable to, or better than, full-depth Illumina sequencing. These results underscore the potential of ONT sequencing, combined with advanced variant calling algorithms, to replace traditional short-read sequencing methods in bacterial genomics, particularly in resource-limited settings.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,009 | 0,021 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».