LEfSe分析

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LEfSe的分析原理

LEfSe主要通过以下三个步骤实现生物标记物的鉴定:

1. Kruskal-Wallis秩和检验

首先对每个物种/基因进行Kruskal-Wallis秩和检验,比较不同组之间的差异性, p值小于0.05的被认为是具有显著差异的潜在生物标记物。

2. Wilcoxon秩和检验

对于第一步筛选出的潜在标记物,根据样本所属组别进行两两比较的Wilcoxon秩和检验,进一步确定每个标记物在哪些组之间存在显著差异。

3. LDA分析

线性判别分析(LDA)用于评估每个标记物对组间差异的影响力。通过计算每个标记物的LDA score,可以估计其对区分不同组的贡献程度。LDA score越高,说明该标记物对组别区分的影响越大。

LEfSe分析流程

LEfSe的分析主要分为三个步骤:

步骤一:数据格式转换

将物种/基因丰度表转换为LEfSe可识别的格式。生成一个以.in为后缀的输入文件。

步骤二:差异分析

这是LEfSe分析的核心步骤。通过Kruskal-Wallis检验,Wilcoxon检验以及LDA分析,找出组间差异显著的标记物,并计算它们的LDA score。该步骤输出一个 .res后缀的结果文件。

步骤三:可视化

根据第二步的分析结果绘制多种图形,如柱状图,进化分支图等,直观展示差异标记物的分布特征。

LEfSe的使用

现在已经有多个在线平台提供LEfSe分析服务,如Galaxy lefse – The Huttenhower Lab (harvard.edu)
。用户上传格式化后的输入文件,设置相关参数,即可一键完成分析和可视化。

LEfSe的应用案例

LEfSe在各种人体微生物组的研究中得到了广泛应用,如肠道菌群,口腔菌群等。通过LEfSe分析,研究人员鉴定出了许多与健康和疾病相关的微生物标记物,加深了我们对微生物与宿主互作的认识。

例如在一项肥胖人群的肠道菌群研究中,LEfSe分析发现了多个在肥胖组和正常体重组之间丰度差异显著的菌属,如拟杆菌属,普雷沃氏菌属等。