Evaluating metagenomics and targeted approaches for diagnosis and surveillance of viruses
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Metagenomics is a powerful approach for the detection of unknown and novel pathogens. Workflows based on Illumina short-read sequencing are becoming established in diagnostic laboratories. However, high sequencing depth requirements, long turnaround times, and limited sensitivity hinder broader adoption. We investigated whether we could overcome these limitations using protocols based on untargeted sequencing with Oxford Nanopore Technologies (ONT), which offers real-time data acquisition and analysis, or a targeted panel approach, which allows the selective sequencing of known pathogens and could improve sensitivity. METHODS: We evaluated detection of viruses with readily available untargeted metagenomic workflows using Illumina and ONT, and an Illumina-based enrichment approach using the Twist Bioscience Comprehensive Viral Research Panel (CVRP), which targets 3153 viruses. We tested samples consisting of a dilution series of a six-virus mock community in a human DNA/RNA background, designed to resemble clinical specimens with low microbial abundance and high host content. Protocols were designed to retain the host transcriptome, since this could help confirm the absence of infectious agents. We further compared the performance of commonly used taxonomic classifiers. RESULTS: Capture with the Twist CVRP increased sensitivity by at least 10-100-fold over untargeted sequencing, making it suitable for the detection of low viral loads (60 genome copies per ml (gc/ml)), but additional methods may be needed in a diagnostic setting to detect untargeted organisms. While untargeted ONT had good sensitivity at high viral loads (60,000 gc/ml), at lower viral loads (600-6000 gc/ml), longer and more costly sequencing runs would be required to achieve sensitivities comparable to the untargeted Illumina protocol. Untargeted ONT provided better specificity than untargeted Illumina sequencing. However, the application of robust thresholds standardized results between taxonomic classifiers. Host gene expression analysis is optimal with untargeted Illumina sequencing but possible with both the CVRP and ONT. CONCLUSIONS: Metagenomics has the potential to become standard-of-care in diagnostics and is a powerful tool for the discovery of emerging pathogens. Untargeted Illumina and ONT metagenomics and capture with the Twist CVRP have different advantages with respect to sensitivity, specificity, turnaround time and cost, and the optimal method will depend on the clinical context.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 tête enseignante, 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 ».