2023年11月，永乐高ylg官网顾兵教授团队在《Briefings in Bioinformatics》（中科院1区，计算生物学权威期刊）发表题为“RVFScan predicts virulence factor genes and hypervirulence of the clinical metagenome”（基于宏基因组测序预测毒力基因和高毒力细菌的云分析工具RVFScan）的论文，在快速检测病原体毒力基因及高毒力表型的研究领域取得突破性进展。

        创新构建基于mNGS数据的云端分析算法工具

        毒力因子通常指一类效应分子，如蛋白质、脂质分子及其组合的功能单元，在病原体的致病性中起着重要作用。准确检测毒力因子基因（VFGs）对由高毒力病原体感染的精确诊疗非常重要，但目前缺乏从临床宏基因组（mNGS）数据中快速准确地鉴定毒力基因的方法。顾兵团队率先研发了免费开源、用户界面友好的mNGS数据的毒力基因在线分析工具RVFScan （Reads-based Virulence Factors Scanner）（图1）。RVFScan集成了迄今最完整的毒力基因数据库（包含临床常见24种致病性细菌的2,456个毒力基因共2,847,624条参考序列）（图2a-2b）。用户无需具备生信分析背景，不用组装序列，直接将临床mNGS数据上传RVFScan网站即可进行预测毒力基因的分析、功能注释和下载（图2c），预测病原菌是否属于高毒力株。

图1. 基于宏基因组测序的毒力基因预测工具RVFScan研究示意图

图2. RVFScan的自定义数据库(a和b)及用户交互界面(c)

        RVFScan预测毒力基因的性能

        团队用模拟数据评估了RVFScan预测和注释毒力基因的性能，发现与现有的毒力基因预测工具相比，RVFScan表现出更好的预测毒力基因的能力，其敏感性、特异性和准确性分别达到97%、98%和98%。RVFScan对于部分样本的毒力分析可达到全基因组测序的90%的毒力基因预测精度。

        RVFScan应用于大规模宏基因组数据

        首先，对2425例回顾性临床宏基因组数据进行毒力基因分析，首次绘制了临床重要的24种病原体特异的毒力基因谱和毒力基因-毒力表型关联。同时鉴定出在高毒力肺炎克雷伯菌（hvKp）中高频存在的53个毒力基因，编码7个相关毒力因子。

        进一步在1256例疑似肺炎克雷伯菌感染的前瞻性队列中验证发现，RVFScan能准确识别高毒力肺炎克雷伯菌，敏感性和特异性分别达到90%和100%，与临床诊断的一致性好，尤其适合复杂的临床样本和培养阴性样本。将毒力基因分析与宏病原体检测结合，有望辅助临床高致病力病原菌感染的快速识别和对症治疗。

        顾兵教授、官远林教授、夏涵教授为论文的共同通讯作者，江月教授、永乐高ylg官网胡雪姣博士、樊淑教授为共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金（82272423，82002236）和永乐高ylg官网高层次引进人才项目（GDPH，No.KJ012021097）的支持。

        参考文献

        Jiang Y#, Hu X#, Fan S#, Liu W, Chen J, Wang L, Deng Q, Yang J, Yang A, Lou Z, Guan Y*, Xia H*, Gu B*. RVFScan predicts virulence factor genes and hypervirulence of the clinical metagenome. Brief Bioinform. 2023; 24(6):bbad403. PMID: 37930030.

文：胡雪姣、刘伟江、谭晓军