中国海洋大学在病毒基因组高通量分类方法上取得重要进展

本站讯 病毒，是地球上最小且丰度最高的非细胞生物，不仅对人类健康产生了深远的影响，也是全球生物地球化学循环的幕后推手。随着宏基因组技术的迅速发展，发现了海量新型的DNA和RNA病毒。然而，目前大多数病毒分类方法仍主要依赖于接近完整的病毒基因组数据，对片段化和不完整的病毒序列分类效果较差。此外，目前的技术手段大多对双链DNA病毒的分类效果较好，而对RNA病毒和单链DNA病毒的高通量准确分类仍存在困难。这些问题限制了我们对环境中复杂病毒群体的深入解析。因此，如何准确细致地对环境病毒进行分类，已成为当今生物学、医学与生态学研究亟待突破的重要挑战。近日，中国海洋大学海洋生命学院汪岷教授团队基于序列比对和图论方法，开发了病毒分类新工具VITAP（Viral Taxonomic Assignment Pipeline）。该成果于3月5日在Nature子刊Nature Communications（《自然·通讯》）上在线发表，为病毒组学和病毒生态学研究提供了重要工具。该方法通过结合序列比对与图论算法，不仅能对DNA及RNA病毒进行精准分类，还为每个分类单元提供了置信度评估，可对长度短至1000个碱基对的病毒基因组序列进行从门到属水平的高效分类，并大幅提升了病毒注释率。此外，VITAP能够基于国际病毒分类委员会（ICTV）制定的最新分类数据库进行自动更新，并支持用户自定义分类数据库，具有良好的用户体验（图1）。图1. VITAP的技术原理和方法流程在后续的分析测试中，将VITAP方法成功应用于宏病毒组和病毒基因组的注释，结果显示VITAP在科级和属级的分类分析中不仅能保持超过0.9的准确率、精度和召回率，还显示出了优于其他方法的注释率。具体而言，对于1kb的短序列，VITAP在所有病毒门中的注释率均优于其他方法；而在近完整基因组的分类中，VITAP对RNA病毒和大部分DNA病毒也表现出更高的注释率。总体上，VITAP在保证高准确率的前提下，实现了更全面、稳定的病毒分类，并为病毒基因组学、分类学和生态学研究提供了一个高效的自动化新工具（图2）。图2. VITAP与其他分类方法在五项性能指标方面的基准测试团队合影海洋生命学院/海德学院/海洋生物多样性与进化研究所汪岷教授和梁彦韬教授，澳大利亚塔斯马尼亚大学Andrew McMinn教授为该论文的共同通讯作者。海洋生命学院博士生郑凯阳、海德学院助理教授孙建华为并列第一作者。中国海洋大学是该论文的第一完成单位和通讯作者单位。本研究得到了中国海洋大学高等研究院海洋大数据中心、大生命学科超算集群、海洋生物多样性与进化研究所高性能计算集群、崂山实验室科技创新项目、海洋负排放国际大科学计划（ONCE）、国家自然科学基金、中央高校基本科研专项资金的联合支持。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-57500-7 

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