DADA2 돌아보기

오늘은 microbiome작업에서 많이 사용되는 DADA2에 대해서 한번 돌아보도록 하겠습니다. 제가 micriobiome 작업을 했을때 qiime1을 가지고 가내수공업으로 만들 때여서 사실 당시 나왔었던 최신 tool은 잘 몰랐었습니다. 

많은 시간이 흘러 최근에 qiime2 작업을 코치 해주면서 DADA2가 qiime2에 기본 툴로 들어앉은것 같아서(?아니었나요? ) 한번 물어보았습니다.

논문 제목은 DADA2: High resolution sample inference from Illumina amplicon data 이고, 

>여기< 에서 무료로 논문을 보실 수 있습니다.

DOI: 10.1038/nmeth.3869

gemini

## DADA2: 미생물 군집 연구를 위한 강력한 도구

미생물 군집 연구는 미생물이 서로 어떻게 상호 작용하고 우리 건강에 어떤 영향을 미치는지를 이해하는 데 중요합니다. Illumina 앰플리콘 시퀀싱은 미생물 군집을 연구하는 데 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나입니다. 하지만 Illumina 앰플리콘 데이터는 오류가 많아 분석하기 어려울 수 있습니다.

DADA2는 Illumina 앰플리콘 데이터의 오류를 모델링하고 수정하는 오픈 소스 R 패키지입니다. DADA2는 OTU(Operational Taxonomic Units)를 생성하지 않고 샘플 시퀀스를 정확하게 추론하며, 1개 뉴클레오티드만큼 작은 차이도 해결합니다. 

DADA2는 이전의 Illumina sequence amplicon 기반 microbiome 분석 패키지들과 다음과 같은 차이점이 있습니다.

**정확성**: DADA2는 OTU 기반 방법보다 더 정확하게 샘플 시퀀스를 추론합니다.

**고해상도**: DADA2는 1개 뉴클레오티드만큼 작은 차이도 해결할 수 있습니다.

**오류 감소**: DADA2는 다른 방법들보다 더 적은 오류 시퀀스를 출력합니다.

**오픈 소스**: DADA2는 오픈 소스 R 패키지입니다.

DADA2는 여러 모의 커뮤니티에서 다른 방법들보다 더 많은 실제 변형을 식별하고 더 적은 오류 시퀀스를 출력했습니다. DADA2는 임신 여성 집단의 질 샘플에 적용하여 이전에 감지되지 않았던 다양한 Lactobacillus crispatus 변형을 발견했습니다.

DADA2는 미생물 군집 연구를 위한 강력한 도구입니다. DADA2는 샘플 시퀀스를 더 정확하게 추론하고 OTU 기반 방법보다 더 많은 정보를 제공합니다. DADA2는 미생물 군집의 세부적인 변형을 연구하고자 하는 연구자들에게 유용한 도구입니다.

## DADA2 사용 방법

DADA2는 공식 웹사이트([유효하지 않은 URL 삭제됨] 다운로드할 수 있습니다. DADA2 사용 방법에 대한 자세한 내용은 DADA2 사용자 매뉴얼([유효하지 않은 URL 삭제됨] 참조하십시오.

## DADA2 활용 사례

DADA2는 다음과 같은 다양한 연구에 사용되었습니다.

* **인간 장 미생물 군집 분석**([https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35105664/])

* **질 미생물 군집 분석**([https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22911732/])

* **피부 미생물 군집 분석**([https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8498027/])

* **환경 미생물 군집 분석**([https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10971298/])

## DADA2에 대한 자세한 정보

DADA2에 대한 자세한 내용은 다음 리소스를 참조하십시오.

* **DADA2 공식 웹사이트**: [https://benjjneb.github.io/dada2/]

* **DADA2 사용자 매뉴얼**: [https://www.bioconductor.org/packages/devel/bioc/manuals/dada2/man/dada2.pdf]

* **DADA2 GitHub 리포지토리**: [https://github.com/benjjneb/dada2]

* **DADA2 논문**: [https://www.nature.com/articles/nmeth.3869]

clova-x

 DADA2는 Illumina-sequenced amplicon errors를 모델하고 교정하는 데에 사용되는 소프트웨어 패키지입니다. 이 패키지는 에러를 모델화하고 교정하는 기능을 제공하여 정확한 시퀀싱 결과를 얻을 수 있도록 도와줍니다.

DADA2는 이전의 illumina sequence amplicon 기반의 microbiome 분석 패키지들과는 몇 가지 차이점이 있습니다. 예를 들어, 이전의 패키지들은 sequence variants를 그룹화하여 분석하였으나, DADA2는 sequence variants를 개별적으로 분석합니다. 또한, 이전의 패키지들은 분석 결과를 도출하기 위해 일정한 dissimilarity threshold를 사용하였으나, DADA2는 이를 사용하지 않습니다.

DADA2는 이전의 패키지들보다 더 정확한 분석 결과를 제공합니다. 예를 들어, 이전의 패키지들은 sequence variants를 그룹화하여 분석하기 때문에, 개별적인 sequence variants를 정확하게 구분하지 못하는 경우가 있었습니다. 그러나 DADA2는 sequence variants를 개별적으로 분석하기 때문에, 더 정확한 분석 결과를 제공합니다.

DADA2는 microbiome 분석 분야에서 매우 유용한 도구 중 하나입니다. 이 도구를 사용하면 microbiome 분석의 정확도를 높일 수 있으며, 이를 통해 인간과 환경의 건강에 중요한 역할을 하는 미생물 군집의 특성을 더욱 잘 이해할 수 있습니다.

chatGPT

### DADA2: 정밀한 마이크로바이옴 분석을 위한 혁신적 도구

마이크로바이옴 분석은 다양한 환경에서 미생물 군집의 구성과 기능을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다. 특히, Illumina 시퀀싱은 이러한 분석에 널리 사용되지만, 시퀀싱 과정에서 발생하는 오류는 정확한 결과를 도출하는 데 걸림돌이 될 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 개발된 DADA2는 기존의 분석 패키지들과는 다른 혁신적인 접근 방식을 제시합니다. 이번 글에서는 DADA2의 주요 특징과 기존 도구들과의 차이점을 살펴보겠습니다.

#### DADA2란 무엇인가?

DADA2(Divisive Amplicon Denoising Algorithm 2)는 Illumina 시퀀싱된 암플리콘 데이터의 오류를 모델링하고 수정하여 정확한 시퀀스를 추출하는 소프트웨어 패키지입니다. DADA2는 OTU(Operational Taxonomic Units) 대신 ASV(Amplicon Sequence Variants) 기반 접근 방식을 사용하여 시퀀스를 독립적으로 식별합니다. 이를 통해 최소한의 뉴클레오타이드 차이까지 구분하여 실제 생물학적 변이를 정확히 파악할 수 있습니다.

#### DADA2의 주요 기능

1. **오류 수정**: DADA2는 시퀀싱 과정에서 발생하는 오류를 명시적으로 모델링하고 수정하여 정확한 시퀀스를 추출합니다.

2. **미세 변이 구분**: 샘플 내의 실제 시퀀스를 정확히 추론하여 생물학적 변이를 세밀하게 식별합니다.

3. **전체 워크플로우 지원**: 필터링, 중복 제거, 키메라 식별, 페어드엔드 리드 병합 등 전체 암플리콘 분석 워크플로우를 통합하여 제공합니다.

4. **참조 없이 적용 가능**: 참조 시퀀스 없이 어떤 유전적 위치에도 적용할 수 있어 다양한 연구에 활용 가능합니다.

#### 기존 패키지들과의 차이점

1. **오류 모델링 및 수정**:

   - DADA2는 오류를 명시적으로 모델링하고 수정하여 시퀀스 정확도를 높입니다.

   - 기존 패키지들(예: UPARSE, QIIME, mothur)은 일반적으로 오류를 명시적으로 모델링하지 않거나, 오류 수정을 위한 간단한 필터링 단계만 포함합니다.

2. **미세 변이 구분**:

   - DADA2는 최소한의 뉴클레오타이드 차이까지 구분하여 실제 시퀀스 변이를 정확히 식별합니다.

   - 기존 패키지들은 일반적으로 일정한 유사성 기준(예: 97%)에 따라 시퀀스를 OTU로 클러스터링하여 미세 변이를 구분하지 못할 수 있습니다.

3. **OTU 기반 vs. ASV 기반**:

   - DADA2는 ASV 기반 접근 방식을 사용하여 각 시퀀스 변종을 독립적으로 식별합니다.

   - 기존 패키지들은 OTU 기반 접근 방식을 사용하여 시퀀스를 그룹으로 묶습니다.

4. **잘못된 시퀀스 출력 감소**:

   - DADA2는 잘못된 시퀀스의 출력을 최소화하여 정확한 결과를 도출합니다.

   - 기존 패키지들은 잘못된 시퀀스가 상대적으로 더 많이 포함될 수 있습니다.

#### DADA2의 실제 적용 사례

DADA2는 다양한 연구에서 높은 정확성을 입증하였습니다. 예를 들어, 임산부의 질 샘플에서 다양한 Lactobacillus crispatus 변종을 발견하였으며, 쥐의 대변 샘플에서도 다양한 변종을 식별하는 데 성공하였습니다. 이는 DADA2가 기존 도구들보다 높은 해상도로 시퀀스 변이를 재구성할 수 있음을 보여줍니다.

#### 결론

DADA2는 기존의 OTU 기반 방법보다 더 정밀하게 미세 변이를 식별할 수 있는 혁신적인 도구입니다. 이를 통해 연구자들은 마이크로바이옴 생태계를 더욱 정확하게 이해하고, 생물 다양성과 차이를 정밀하게 측정할 수 있습니다. 마이크로바이옴 연구의 새로운 장을 열어줄 DADA2, 지금 바로 활용해 보세요!

claude

여기 DADA2에 대한 블로그 글을 작성해봤습니다:

제목: DADA2 - Illumina Amplicon 데이터의 정확한 서열 변이체 탐지

안녕하세요, 미생물 연구자 여러분!

오늘은 Illumina amplicon 시퀀싱 데이터 분석을 위한 혁신적인 새 패키지 DADA2에 대해 소개하겠습니다. 

지금까지 대부분의 amplicon 분석 방법들은 유사한 서열들을 97% 이상의 유사도를 가진 OTU(Operational Taxonomic Unit)로 클러스터링해왔습니다. 하지만 이 접근법은 종종 실제 존재하는 미세한 수준의 서열 변이체들을 감지하지 못했습니다. 단일 뉴클레오타이드 차이만으로도 병원체와 정상균주를 구분할 수 있는 상황에서, 이러한 미세 변이체 정보의 상실은 큰 문제가 될 수 있습니다.

DADA2는 바로 이 문제를 해결하기 위해 개발된 소프트웨어 패키지입니다. DADA2는 OTU 클러스터링 없이 Illumina amplicon 시퀀싱 데이터에서 정확한 생물학적 서열 변이체를 직접 추론할 수 있습니다. 이를 위해 DADA2는 Illumina 시퀀싱 에러를 모델링하는 새로운 품질 인지 모델을 도입했습니다. 

DADA2의 주요 특징들:

1. OTU 클러스터링 없이 단일 뉴클레오타이드 수준까지 서열 변이체 해결 가능

2. Illumina 시퀀싱 에러 모델링 및 제거를 통한 정확한 서열 추론

3. 참조 서열 없이 새로운 변이체 탐지 가능한 참조 무관 방식

4. 필터링, 디복제, 키메라 식별, 페어드 엔드 병합 등 통합 amplicon 분석 파이프라인 제공

여러 모의 커뮤니티 데이터셋 벤치마킹에서 DADA2는 기존 방법들보다 실제 변이체를 더 많이 찾아내고 오류 서열은 적게 출력했습니다. 또한 임신부 질 샘플 분석에서 DADA2는 이전에 발견되지 않았던 Lactobacillus crispatus 변이체들의 다양성을 드러냈습니다.

DADA2를 사용하면 지금까지 OTU 클러스터링의 제약으로 인해 놓쳐왔던 미생물 군집의 미세 수준 변이 정보를 활용할 수 있게 됩니다. 이를 통해 병원성 균주 탐지, 시간에 따른 군집 동태 이해, 미생물 진화 및 계통 분석 등 다양한 연구에 새로운 해석이 가능해질 것입니다.

DADA2에 대해 더 자세히 알아보시려면 Nature Methods 저널에 실린 원문과 Benjjneb/dada2 Github, Bioconductor 3.3 릴리즈를 참고하세요. 여러분 연구에 DADA2가 많은 도움이 되기를 바랍니다!

gemini가 간만에 실력발휘를 했습니다. 논문을 정확히 이해했고, DADA2의 활용사례까지 보여주었습니다!!!! (근데 "질 미생물 군집 분석"은 다른 논문을 링크달았더라구요;;) 

그리고 chatGPT가 OTU vs ASV라는 것을 제시했는데 ASV(Amplicon sequence variant)는 사실 이 논문 이후에 정립된 용어 같은데 (이 논문에서는 ASV가 업급되지 않았습니다.) 요약 글 내용에서 ASV가.... 이게 hallucination인지... 이전에 학습한 내용 중 유사한 내용이 있어서 가지고 온것인지... 어찌됐든 chatGPT 내용보다가 깜놀했네요. 

claude는 언제나 자연스러운 내용을 하사해주고 있습니다.

오늘은 gemini가 제대로 답변을 해줬고, chatGPT가 제시하지 않은 개념도 알아서 가져다 썼다는것에 살짝...

출처: @ye._.vely618