Nature Protocols｜可重复微生物标志物标准鉴定分析平台xMarkerFinder上线！

      微生物无处不在，与人类健康、生态环境演变息息相关。微生物标志物因其具有无创、多样性高且维度丰富等特点已成为疾病诊断、预后、疗效，生态环境监测等领域的研究热点。然而，当下研究普遍面临着不同独立研究结果存在异质性问题，严重限制了这些研究成果在真实世界的推广应用。2024年5月14日，Nature Protocols在线发表了题为Identification and validation of microbial biomarkers from cross-cohort datasets using xMarkerFinder的文章。该工作设计了一个集独特的特征选择过程、广泛的内、外部验证和类似表型特异性评估等特色的标准化微生物标志物鉴定计算框架 xMarkerFinder（https://www.biosino.org/xmarkerfinder），不仅能够鉴定在不同独立研究中均可重复使用的生物标志物，并提供一系列下游必要分析工具。

    xMarkerFinder框架由四个模块组成（图1）：差异特征鉴定、模型构建、模型验证及生物标志物解释。（1）差异特征鉴定对数据进行预处理，通过混杂因素分析确定研究中的主要混杂因素和协变量，并利用荟萃分析（meta-analysis）鉴定跨研究的差异特征；（2）模型构建首先基于差异特征进行不同分类器的评估，选出最优分类器，使用Triple-E或Boruta特征筛选流程基于最优分类器确定候选标志物，并构建最优模型；（3）模型验证包含两种验证方式：内部验证（Intra-study、study-to-study、leave-one-study-out）和外部验证（独立研究测试、类似表型特异性评估）；（4）标志物解释提供了包括重要性评估、共现网络及多组学相关性分析等方法，为标志物在具体场景中的应用与机制探索提供了更多可能。

图1、xMarkerFinder 架构示意图

    特别值得一提的是，研究团队不仅提供了xMarkerFinder在疾病和生态环境、不同部位地点等多个生境的使用案列，还进一步展示了该框架适用于其它组学数据。

    研究团队长期致力于消化道疾病的病理及诊断研究，前期在疾病诊断的多队列微生物标志物研究中已发表多个代表性工作（图2）：（1）利用多队列16S rRNA基因测序数据，将结直肠癌早筛研究前置到结直肠腺瘤阶段，获得了结直肠癌早筛的微生物标志物（Nat. Commun. 2021）；（2）利用多队列宏基因组测序数据，将真菌、古菌和病毒联合细菌用于结直肠癌的诊断，实现结直肠癌的多界微生物诊断（Nat. Microbiol. 2022）；（3）利用多队列炎症性肠病宏基因组测序数据，揭示了微生物功能在疾病诊断中的重要意义（Gut Microbes 2023a）；（4）利用多队列结直肠癌宏基因组测序数据获得的微生物基因变异谱，揭示了微生物SNV在疾病诊断中的重要意义（Gut Microbes 2023b）；（5）利用多队列宏基因组数据，揭示了超重结直肠癌患者的特异标志物（Commun. Biol 2024）。在以上工作的基础上，研究团队开发了可重复微生物标志物标准鉴定框架xMarkerFinder，并提供了用户友好的在线一键式分析平台方便广大研究者，特别是非生物信息学专业研究人员使用（本工作）。

图2、xMarkerFinder在疾病诊断中的应用成果    

    此外，随着因果推理在微生物领域的应用，结合研究团队在因果推理领域研究的积累（焦娜/朱立新/朱瑞新团队受邀在Nature Medicine发表微生物-疾病关系鉴定评述；iMeta｜同济大学朱瑞新团队靶向基石菌种可恢复非酒精性脂肪肝中失调的产丁酸等），xMarkerFinder 2.0即将推出因果推理meta-analysis功能，进一步增强对疾病真正有效诊断标志物和治疗策略的识别。

    该工作由同济大学博士生高文星、博士后林为丽和中国科学院营养与健康研究所生物信息工程师李强在复旦大学微生物组中心焦娜青年研究员、同济大学附属第十人民医院/同济大学生物信息系朱瑞新教授和中国科学院上海营养与健康研究所张国庆研究员的共同指导下完成。研究得到了科技部国家重点研发计划和国家自然科学基金等多项基金的资助，特别致敬国家自然科学基金重大研究计划集成项目(编号: 92251307)对数据密集型研究的支持。

【相关文献】‍

1. Wu Yuanqi, et al. Nature Communications.  2021, 12(1): 3063.

2. Liu Ning-Ning, et al. Nature Microbiology. 2022, 7(2): 238-250.

3. Gao Sheng, et al. Gut Microbes. 2023a, 15(1): 2221428.

4. Gao Wenxing, et al. Gut Microbes. 2023b, 15(2): 2245562.

5. Zhu Xinyue, et al. Communications Biology. 2024, 7(1): 24.

6. Jiao Na, et al. Nature Medicine. 2024, 1-2.

【本文信息】

Wenxing Gao^#, Weili Lin^#, Qiang Li^#, Wanning Chen, Wenjing Yin, Xinyue Zhu, Sheng Gao, Lei Liu, Wenjie Li, Dingfeng Wu, Guoqing Zhang^*, Ruixin Zhu^*, Na Jiao^*.Identification and validation of microbial biomarkers from cross-cohort datasets using xMarkerFinder, Nature Protocols, 2024. https://doi.org/10.1038/s41596-024-00999-9.

    在著名分子微生物学家，中国科学院院士赵国屏先生的领导下，焦娜(复旦大学微生物组中心)/朱瑞新（同济大学生物信息系）/张国庆（中国科学院上海营养与健康研究所生物医学大数据中心）联合团队研究方向聚焦微生物组与人工智能，包括基于因果推理的微生物与宿主互作；面向合成生物学的微生物资源挖掘；面向数据密集型研究新范式的微生物组学分析方法及平台开发。常年招聘博士后，欢迎加入。

招聘信息

复旦大学生命科学学院微生物学与免疫学系、复旦大学微生物组中心焦娜课题组诚聘微生物组研究博士后

     焦娜博士现任复旦大学生命科学学院微生物学与免疫学系、复旦大学微生物组中心青年研究员、博士生导师。2019年毕业于同济大学，获得生物学博士学位（生物信息学方向）。2019-2021年在中山大学附属第六医院从事博士后研究。2021-2023年在浙江大学医学院附属儿童医院国家儿童健康与疾病临床医学研究中心任特聘研究员（课题组长）。2024年1月引进到复旦大学生命科学学院微生物学与免疫学系、复旦大学微生物组中心。近年来围绕微生物与慢病防治、微生物-宿主互作，以第一或通讯作者身份(含并列)在Nature Microbiology、Nature Protocols、Nature Communications、Cell Reports Medicine和  Gut 等期刊上发表了多篇研究论文，其中3篇ESI高被引论文。入选博士后创新人才支持计划和获得国家自然科学基金青年科学基金项目资助。课题组研究方向：1）基于因果推理的微生物与宿主互作；2）面向合成生物学的微生物资源挖掘；3）面向数据密集型研究新范式的微生物组学分析方法及平台开发。详情可访问https://life.fudan.edu.cn/0f/e9/c31282a659433/page.htm 或 https://cadd.tongji.edu.cn/info/1053/1143.htm。

    复旦大学微生物组中心在著名分子微生物学家，中国科学院院士赵国屏先生的领导下，旨在:（1）发挥复旦大学在生命科学、大数据、物理、化学、材料等领域基础学科完备的优势，促进学科间的交叉研究，为微生物组学研究开辟新方向、提供新动力；（2）利用复旦大学高质量的队列数据、先进的表型组研究经验、丰富的附属医院临床资源，加强基础研究与临床研究的密切合作，从人体微生物组角度推进精准医学的发展。

【应聘条件】

1.热爱科学研究，思想品德端正，恪守学术道德；

2.近三年内获得博士学位，条件优秀者适当放宽，微生物学、生物信息学、统计学等学术背景优先；

3.能够独立开展科研工作，协助指导研究生、本科生；

4.有良好得沟通和学习能力，责任心强，兴趣浓厚。

【福利待遇】

1.提供优厚的博士后薪酬：年薪不少于35万，具体面议。其他待遇参照复旦大学相关标准，包括博士后公寓、户口、子女入学、社会保险和住房公积金等。

2.支持申请博士后科学基金和国家自然科学基金青年等项目，根据研究需要资助参与各类学术交流活动。

【应聘方式】

    请将以下应聘材料通过电子邮件发至邮箱[e-mail]，邮件标题请注明“博士后应聘+姓名”, 我们承诺对申请材料保密。初审合格后，将统一通知面试，择优录用。

1.个人简历

2.应聘函：包括研究或工作兴趣、过往科研工作介绍、职业理想及规划、拟入职时间等。

3.两封专家推荐信，其中一封为博士期间导师的推荐信。

上述招聘有效期：应聘信息在职位满额前一直有效。