تجزیه‌وتحلیل داده‌های توالی 16S rRNA با استفاده از Qiime2

امپلیکون (Amplicon) یک قطعه از DNA یا RNA است که منبع یا محصول طبیعی یا مصنوعی رخدادهای تکثیری و همانندسازی (amplification & replication) است. توالی یابی امپلیکون یک رویکرد بسیار هدفمند است که محققان را قادر می‌سازد تا تنوع ژنتیکی در مناطق ژنومی خاص را تجزیه‌وتحلیل کنند. توالی یابی فوق عمیق محصولات PCR (امپلیکون‌ها) امکان شناسایی و تعیین خصوصیات کارآمد را فراهم می‌کند. این روش از پروب‌های الیگونوکلئوتیدی استفاده می‌کند که برای هدف قرار دادن و گرفتن مناطق موردنظر طراحی شده‌اند و به دنبال آن توالی یابی (NGS) انجام می‌شود.

توالی یابی امپلیکون برای کشف جهش‌های نادر در نمونه‌های پیچیده (مانند تومورها) مفید است. یکی دیگر از کاربردهای رایج، تعیین توالی ژن 16S rRNA باکتریایی در چندین گونه است، روشی که به‌طور گسترده برای مطالعات فیلوژنی و طبقه‌بندی، به‌ویژه در نمونه‌های متاژنومیک متنوع استفاده می‌شود.

ما در این کارگاه می‌خواهیم به‌صورت عملی و کاربردی و البته به‌صورت ساده فرایند تحلیل داده‌های امپلیکون و استخراج اطلاعات کاربردی از آن‌ها را آموزش دهیم. مخاطب این دوره می‌تواند اساتید و دانشجویان بیوانفورماتیک، زیست‌شناسی، ژنتیک، میکروبیولوژی، بیوتکنولوژی، پزشکی باشد. ابزار اصلی که در این کارگاه استفاده خواهیم کرد، پلتفرم Qiime2 و افزونه‌های آن برای تحلیل تاکسونومیکی و عملکردی داده‌های 16s rRNA هست. این نرم‌افزارها تحت سیستم‌عامل لینوکس نصب و اجرا می‌شود که مراحل نصب و راه‌اندازی و همچنین دستورات مرتبط برای کار با این نرم‌افزارها را آموزش خواهیم داد.

سرفصل‌های کارگاه:

• مقدمه‌ای در مورد میکروبیوم و انواع داده‌های Whole metagenome and 16S rRNA و توالی یابی نسل جدید (NGS) و سایر پلتفرم‌ها برای آنالیز داده‌های امپلیکون
• مقدمه‌ای در مورد Qiime2 و افزونه آن برای تحلیل تاکسونومیکی و عملکردی داده‌های 16S rRNA
• وارد و خارج کردن داده‌ها در Qiime2
• ایجاد متاداده برای نمونه‌ها
• کنترل کیفیت توالی و ساخت جدول ویژگی
• با استفاده از افزونه DADA2
• با استفاده از افزونه Deblur
• ادغام توالی‌ها و جداول ویژگی
• ایجاد درخت برای تجزیه‌وتحلیل تنوع فیلوژنتیکی
• تجزیه‌وتحلیل تنوع آلفا و بتا
• بررسی معیارهای اصلی تنوع فیلوژنتیکی
• رسم نمودارهای مربوط به تنوع آلفا و بتا با معیارهای مختلف
• تحلیل تاکسونومیکی
• رسم نمودارهای مختلف برای تنوع تاکسونومیکی
• آزمون تغییرات فراوانی تاکسونومیکی در گروه‌های مختلف با استفاده از ANCOM
• تحلیل تغییرات فراوانی در سطوح مختلف تاکسونومیکی
• تحلیل عملکردی با استفاده از PICRUSt2
• آماده‌سازی داده‌ها برای PICRUSt2 و اجرای آن
• تولید خروجی‌های عملکردی مختلف مثل KO, EC number, pathway,… برای نمونه‌ها

روش اجرا و ابزارها:

این کارگاه به‌صورت تئوری و عملی ارائه خواهد شد و ابزارهای لازم بیشتر نرم‌افزار Qiime2 و افزونه‌های (plugin) مرتبط با آن مثل dada2, deblur, demux, diversity, emperor, feature-table, metadata, phylogeny and PICRUSt2 می‌باشد.

خروجی‌ها و دستاوردهاي مورد انتظار:

شرکت‌کنندگان در پایان این دوره، توانایی دانلود، پیش‌پردازش و پردازش توالی‌های تقویت‌شده هدفمند (targeted amplification of genetic material) را با استفاده از پلت فرم Qiime2 و افزونه‌های مرتبط را پیدا خواهند کرد. البته لازم به توضیح هست که این نرم‌افزارها تحت سیستم‌عامل لینوکس قابل‌نصب هست که مراحل نصب و راه‌اندازی و دستورات مرتبط برای اجرا نیز آموزش داده خواهد شد.

زمان برگزاری: 15 اسفند، صبح