High accuracy meets high throughput for near full-length 16S ribosomal RNA amplicon sequencing on the Nanopore platform
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Small subunit (SSU) ribosomal RNA (rRNA) gene amplicon sequencing is a foundational method in microbial ecology. Currently, short-read platforms are commonly employed for high-throughput applications of SSU rRNA amplicon sequencing, but at the cost of poor taxonomic classification due to limited fragment lengths. The Oxford Nanopore Technologies (ONT) platform can sequence full-length SSU rRNA genes, but its lower raw-read accuracy has so-far limited accurate taxonomic classification and de novo feature generation. Here, we present a sequencing workflow, termed ssUMI, that combines unique molecular identifier (UMI)-based error correction with newer (R10.4+) ONT chemistry and sample barcoding to enable high throughput near full-length SSU rRNA (e.g. 16S rRNA) amplicon sequencing. The ssUMI workflow generated near full-length 16S rRNA consensus sequences with 99.99% mean accuracy using a minimum subread coverage of 3×, surpassing the accuracy of Illumina short reads. The consensus sequences generated with ssUMI were used to produce error-free de novo sequence features with no false positives with two microbial community standards. In contrast, Nanopore raw reads produced erroneous de novo sequence features, indicating that UMI-based error correction is currently necessary for high-accuracy microbial profiling with R10.4+ ONT sequencing chemistries. We showcase the cost-competitive scalability of the ssUMI workflow by sequencing 87 time-series wastewater samples and 27 human gut samples, obtaining quantitative ecological insights that were missed by short-read amplicon sequencing. ssUMI, therefore, enables accurate and low-cost full-length 16S rRNA amplicon sequencing on Nanopore, improving accessibility to high-resolution microbiome science.
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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 | 0,003 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,002 |
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 ».