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使用 PRISM 重新审视癌症微生物组
1 罗格斯大学系统与计算生物学中心，罗格斯癌症研究所；195 Albany St.，新泽西新不伦瑞克 08901 2 罗格斯大学先进生物技术与医学中心；679 Hoes Lane West，皮斯卡塔韦，新泽西州 08854 *通讯作者。电子邮件：bassel.ghaddar@gmail.com 摘要 围绕癌症微生物组的最新争议凸显了改进人类基因组数据微生物分析方法的必要性。我们开发了 PRISM，一种用于精确识别微生物和从低生物量测序数据中净化的计算方法。PRISM 可消除杂散信号，并在对 62,006 个已知真阳性和假阳性分类群的精选数据集进行基准测试时获得出色的性能。然后，我们使用 PRISM 从 CPTAC 和 TCGA 数据集中检测 8 种癌症类型中的微生物。我们在 CPTAC 中鉴定出胃肠道肿瘤中丰富的微生物组，并在胰腺肿瘤亚群中鉴定出与改变的糖蛋白质组、更广泛的吸烟史和更高的肿瘤复发风险相关的细菌。我们发现其他癌症类型和 TCGA 中的微生物相对稀疏，我们证明这可能反映了不同的测序参数。总体而言，PRISM 并不能取代黄金标准对照，但它可以实现更高置信度的分析，并揭示具有潜在分子和临床意义的肿瘤相关微生物。简介
关于研究主题“提高植物对生物和非生物胁迫耐受性的遗传进步”的社论
气候变化是多方面的，主要包括气温升高、极端天气事件发生频率增加、大气中温室气体（如二氧化碳、甲烷）积累增加以及降水模式改变（ Gray and Brady，2016 ； Vennapusa et al.，2023 ）。这些事件加剧了非生物胁迫因素，同时也为病虫害等生物胁迫提供了有利条件。因此，了解和保护这些胁迫因素之间的复杂相互作用对于开发抗逆性作物品种和确保全球粮食和营养安全至关重要（ Kulkarni et al.，2018 ）。在这方面，植物科学家面临着制定增强作物抗逆性和确保粮食安全的战略的重大挑战。在自然界中，植物同时暴露于多种非生物胁迫因素（Nabi 等人，2019 年），这使它们能够通过各种精细平衡的反应共同进化并发展耐力（Lima 等人，2015 年；Gonzalez Guzman 等人，2022 年）。了解植物反应中的分子、遗传和调控机制将有助于制定缓解气候变化的策略。下一代测序技术的进步导致了高质量参考基因组、高通量基因分型系统和复杂遗传连锁图谱的开发，这使得能够通过全基因组关联研究 (GWAS) 和数量性状位点 (QTL) 作图精确识别与感兴趣性状相关的基因组区域（Asekova 等人，2021 年；Uffelmann 等人，2021 年）。研究人员能够通过标记辅助选择 (MAS) 或基因组选择 (GS) 显著加快作物简单和复杂性状遗传改良的速度。由于这些发展，在理解植物对非生物和生物胁迫的耐受性和适应性机制方面取得了实质性进展。随着基因编辑技术的最新进展，现在可以开发具有
文章利用物联网感知技术和人工智能技术实现实时关键医疗保健应用
摘要：个性化医疗保健由于引入了健康监测技术而得到了显著改善，这些技术允许可穿戴设备非侵入性地监测生理参数，例如心脏健康、血压、睡眠模式和血糖水平等。此外，在可穿戴设备中利用基于柔性和创新的生物相容性材料的先进传感技术可以高精度和精确地测量生物信号。此外，将实时机器学习算法应用于高精度生理参数可以精确识别数据中的异常模式，从而提供健康事件预测和警告以便及时干预。然而，在主要采用的架构中，基于机器学习的健康事件预测通常是通过利用云基础设施获得的，而云基础设施的特点是响应时间延迟和隐私问题。幸运的是，最近的研究强调，基于边缘计算技术和设备上人工智能的新范式显著改善了延迟和隐私问题。将这种新范式应用于个性化医疗保健架构可以显著提高其效率和功效。因此，本文回顾了利用可穿戴设备的现有物联网医疗保健架构，随后提出了一种可扩展和模块化的系统架构，以利用新兴技术解决已发现的缺点。定义的架构包括超薄、皮肤兼容、灵活、高精度压电传感器、低成本通信技术、设备上智能、边缘智能和边缘计算技术。为了提供开发指南并定义一致的参考架构以改进可扩展的基于物联网的可穿戴关键医疗保健架构，本文根据现有架构和新兴技术趋势的推论概述了基本功能和非功能要求。所提出的系统架构可应用于许多场景，包括环境辅助生活，其中持续监测和及时发出警告可以为老年人和慢性病患者提供独立性。我们得出结论，架构层的分布和模块化、基于本地 AI 的阐述和数据打包一致性是关键医疗保健应用用例更基本的功能要求。我们还将快速响应时间、实用性、舒适性和低成本确定为定义的系统架构的基本非功能性要求。
新闻稿
欧洲电池监管将来对电池进行有意义的标签。此标签为安全操作和有效恢复电池材料（包括碳足迹）提供了必不可少的信息。但是，尚未统一指定用于捕获生产数据和个人分配的技术辅助和标准。该项目的科学协调员安德烈亚斯·弗格勒（Andreas Flegler）博士在Fraunhofer ISC上解释说：“在idcyclib项目中，我们开发了可以在细胞生产中自动化和个性化数据收集的过程和材料，并转移到了适当的数据库系统中。”该领域的工作核心是按IPOINT进行蝙蝠护照的定义。这首先允许绘制整个旅程，从单元生产，生产期间的数据收集到UUID，数据存储，相互之间，到对电池护照的识别，检索和显示。此外，这是通过防篡改标记来完成的，该标记非常强大，因此非常适合电池等耐用产品。使用弗里德里希 - 亚历克萨德 - 单一的粒子基团的特殊设计的磁标记颗粒Erlangen-Nuremberg，以及来自Fraunhofer集成电路IIS INSTITUTE的检测方法和来自多元E的粒子粒子模式，每个电池都可以牢固地识别出其独特的“唯一”。开发此标记系统，该系统还可以标记电池内部的单个组件而不会破坏功能或缩短寿命，这对项目团队来说是一个特别的挑战。即使是单个组件，例如电极构件，也将荧光标记物颗粒标记为PolySecure，以跟踪材料路径并促进在回收过程中进行分类。通过粒子模式的唯一身份与“普遍唯一标识符”（UUID）相关联。此UUID是一个全球唯一的数字序列，用于精确识别计算机系统中信息。UUID在生产过程中将相应的单元格或组件与相应的数据集将其连接起来。这允许解决不同的水平 - 每个组件以及整个电池的单个护照 - 并提供有关产品特征，组成，关键原材料，回收批准，碳足迹和特定指标的相关信息。
商标期刊第 66 卷第 3355 期
(1) 水准测量和布局设备及配件，即木工水平仪、水平仪盒、气泡线水平仪、交叉检查铅垂线水平仪、柱式水平仪、靶心式水平仪、袖珍式水平仪、挂画水平仪、鱼雷式水平仪；角度取景器；楼梯/方形水准仪；水平铅垂瓶，即圆形铅垂瓶、弧形铅垂瓶、桶形铅垂瓶、多头铅垂瓶；磁性螺柱探测器；测量工具，即卷尺、卷尺、测量轮、尺子、码尺、米尺、角度定位器、间距和坡度定位器，即角度测量仪，即角度测量仪、轮廓长度测量仪、用于测量距离和标记的电子和数字激光器；铅坠、激光铅垂线、用于测量和标记的旋转激光器、用于测量、标记和与水平仪一起使用或作为水平仪使用的十字线激光器、激光线投影仪，即用于投射用于对准和定位的线的激光投影仪、激光点投影仪，即用于投射用于对准和定位的线和点的激光投影仪、带有激光线和点投影仪的鱼雷和铅垂线、管道调平激光器、滑轮对准激光器、工业对准点激光器、工业对准十字线激光水平仪、用于检测激光束的电子和数字检测器、用于远程检测激光的电子和数字检测器、用于增强建筑和测量行业使用的激光装置亮度的激光靶、用于测量、制图、建筑、规划、平整和平整的等级杆、激光杆、激光支架、用于测量仪器和激光器的三脚架，即建筑行业使用的旋转激光水平仪、线激光水平仪和点激光水平仪、三脚架适配器，即用于转换三脚架螺纹尺寸的适配器、水平铅垂支架、激光支架、经纬仪、测量水准仪、数字测量水准仪、经纬仪、建筑水准仪、瞄准水准仪、激光探测器夹具、数字水准仪、箱式水准仪、角度定位器（即，用于精确确定角度并用于建筑行业中的工具）、坡度定位器（即，用于精确识别坡度或斜度并用于建筑行业中的工具）、量角器、路障胶带、标记胶带、桩旗；手动工具（即，角尺；框架角尺；钢框架角尺；木工角尺、组合角尺；角尺；斜切角尺；用于建筑行业的可调角尺、干式墙角尺、干式墙刻划角尺；钢锯；钉子套件；钉子安装导轨（即，钉子安装工具）、粉笔线（即，用于标记长直线并用于建筑、木工和建筑行业中的工具）、滑动 T 型斜角尺。
专注于生物碱-Frontiers
过敏性鼻炎（AR）的特征是过敏原特异性介导的上呼吸道炎症性炎症性炎症，全球流行率高达30％（Meltzer，2016年）。除了避免过敏原的标准外，过敏原免疫疗法（AIT）旨在诱导特定的过敏原免疫耐受性，从而达到临床症状缓解的状态。特定的未修饰或化学修饰过敏原（过敏反应）的可重复摄入量是保持症状的关键。在AIT的这些方法中，皮下免疫疗法（SCIT），舌下免疫疗法（SLIT）和淋巴免疫疗法（LIT）被证明是有关效率，安全性和副作用的主流治疗方法。与缝隙相比，SCIT是一种临床依赖性治疗方法，患者皮下接受过敏原提取物注射。它分为初始治疗阶段（剂量积累阶段）和维持治疗阶段（剂量维持阶段）。世界过敏组织（WAO）建议将免疫疗法维持三到5年，并在临床上至少推荐2年。患者的依从性是确保持久效率和维持症状缓解作用的关键因素。由于SCIT的持续时间，繁琐的过程，缓慢发作，治疗效果的个体差异以及其他因素从根本上影响治疗剂的完整性，因此。 根据AIT的研究，依从性率从约25％到90％以上（Passalacqua等，2013）。。根据AIT的研究，依从性率从约25％到90％以上（Passalacqua等，2013）。根据AIT的研究，依从性率从约25％到90％以上（Passalacqua等，2013）。世界卫生组织（WHO）采用了“坚持”定义为“一个人的行为，例如服药，饮食或执行生活方式的改变，与医疗保健提供者的同意建议相对应”（Eduardo，2003年）。在最近的欧洲过敏和临床免疫学学院（EAACI）指南中，强调了对患者进行免疫疗法的工作原理以及解释遵守常规剂量3年治疗的重要性的教育（Roberts等人，2018年）。通过系统和技术干预措施，将多种方法引入了改善依从性和监督患者结局的领域，以防止对治疗的不完整中断。诊所的干预措施提前在整个治疗周期中进行了批准，作为一种有效的方法。在面对来自患者的大量个性化数据时，如何精确识别和评估即将到来的非依从性行为的风险，在应用程序中有望有一个临床预测模型。在医疗保健中，机器学习，尤其是顺序模型，位于创新的最前沿，提供了分析复杂医疗数据并改善患者治疗的新方法。先前的研究主要集中在依从性的非序列预测方法上（Ruff等，2019； Wang等，2020； Mousavi等，2022； Warren等，2022）。这种方法在治疗过程中提出了一个显着的限制，特别是对于经常跨越长时间（例如3年）的免疫疗法。这些非序列方法倾向于仅预测整体结果，从而忽略了中间时间步骤的复杂性。促进早期干预措施，一个顺序模型，能够在任何给定时间进行预测
基于阿尔茨海默病静息态功能磁共振成像的图神经网络脑年龄预测
因此，AD的早期诊断方法至关重要。然而，现有的诊断方法主要依赖于对中晚期患者的心理测试和临床观察，缺乏客观有效的早期诊断方法。因此，开发更准确的识别方法并找到更客观的早期诊断生物标志物至关重要，这将有助于患者尽早接受治疗并提高治愈率（Tahami Monfared等，2022；Warren和Moustafa，2023）。脑年龄估计就是这样一种潜在的生物标志物，它可以帮助检测AD等精神障碍。此外，神经影像学驱动的脑年龄预测将有助于研究AD对大脑结构和功能网络的影响。同时，最近的研究也强调，显著延缓MCI进展为AD将降低AD的患病率和成本（Anderson，2019）。为此，通过脑年龄预测识别脑老化加速的个体对于精确识别和干预AD至关重要。因此，通过准确可靠的大脑年龄预测及早识别有患 AD 风险的个体将为制定有效的预防策略铺平道路 (Villemagne 等人，2013)。随着人工智能和医学成像技术的发展，近年来针对大脑年龄估计的研究有所增加 (Frizzell 等人，2022)。这些研究中大多数使用了结构磁共振成像 (MRI) 数据 (Gaser 等人，2013；Sajedi 和 Pardakhti，2019；Bashyam 等人，2020；Levakov 等人，2020；Lee 等人，2022)。例如，Bashyam 等人使用通过 T1 加权 MRI 获得的二维图像训练了 DeepBrainNet，这些图像以最少的预处理步骤从 11,729 名健康对照 (HC) 受试者中获得。他们实现了准确的年龄预测，并表明适度拟合的大脑衰老模型更适合区分 AD 和 HC。该方法通过简单的预处理步骤确保了模型在临床环境中的广泛适用性。然而，一个显着的局限性是它不能识别影响模型性能的解剖区域。Lee 等人（2022 年）认为遮挡敏感性分析增强了模型的可解释性。他们进一步发现，脑沟和白质与大脑年龄差距呈正相关。相反，脑回和脑室周围区域与大脑年龄差距呈负相关。通过这些分析，作者阐明了 AD 对大脑结构的影响。然而，必须注意的是，海马萎缩的结构变化发生在脑内积累 β-淀粉样蛋白 (A β ) 病理多年之后 ( McKhann 等人，2011 年；Villemagne 等人，2013 年)，并且AD中功能连接的受损几乎可以与使用正电子发射断层扫描（PET）测量的A β和tau同步检测到。因此，与大脑结构变化相比，通过静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）检测大脑功能变化可能是一种对有AD风险的个体更敏感、更早的方法（Gonneaud等人，2021年）。先前的研究也证明了rs-fMRI数据在预测大脑年龄方面的效用，并提出AD会导致加速衰老。其中一项研究采用了高斯过程回归（GPR），在测试集中获得了8.195的平均绝对误差（MAE）和10.31的均方根误差（RMSE）（Millar等人，2022年）。然而，大多数现有的
反卷积网络在癫痫检测中的特征可解释性应用
大脑中不规则的电活动会导致人的行为、运动、感官体验和对周围环境的意识发生深刻而暂时的变化（Nasiri 和 Clifferd，2021 年）。在早期阶段识别和治疗癫痫对患有这种疾病的人来说可以带来关键而有价值的变化。头皮脑电图 (EEG) 是一种测量大脑电活动的非侵入性技术，是诊断癫痫的广泛使用的补充检查（Liang 等人，2020 年）。在癫痫发作期间，患者的脑电图将显示出明显的异常模式（Staba 等人，2014 年）。医生可以通过检查脑电图来帮助确定是否发生癫痫。然而，审查长期脑电图需要医生投入大量的时间和精力。因此，开发自动癫痫检测算法至关重要（Si 等人，2023 年）。研究人员正积极致力于开发利用脑电图数据自动检测癫痫发作的方法。从最初使用硬件电路的尝试到后来利用时域信息和基于阈值的方法进行癫痫发作检测。后续发展涉及使用频域特征和提取时频特征（Xia 等人，2015 年）进行癫痫发作检测。自引入以来，深度学习模型在计算机视觉任务中比手动提取的特征更具弹性（Chen 等人，2024 年）、语音识别（Eris and Akbal，2024 年）和自然语言处理（Luo 等人，2024 年）。因此，利用深度学习技术自动使用脑电图信号检测癫痫发作已显示出在做出最合适和最快临床决策方面具有重大前景（Ahmad 等人，2023 年）。近几年来，各种深度学习模型已用于癫痫发作检测，包括循环神经网络（Tuncer 和 Bolat，2022 年）、生成对抗网络（Rasheed 等人，2021 年）、深度神经网络（Liu 和 Richardson，2021 年）、分层神经网络（Hu 等人，2021 年）和卷积神经网络。这些模型取得了令人鼓舞的结果（Kaur 等人，2022 年）。卷积网络在逐像素进行端到端训练后，性能得到了进一步提升。随着全卷积网络 (FCN) 的引入，神经网络设计可以处理不同大小的输入，并通过高效的推理和学习机制产生相应大小的输出（Chou 等人，2023 年）。然而，FCN 尚未广泛应用于癫痫发作检测。同时，以往的深度学习算法往往忽略了不同通道对分类任务的贡献，导致模型的可解释性有限。针对上述问题，本文提出了一种基于深度学习的独立癫痫检测算法。算法可以从多通道脑电图数据中自主提取时间和空间信息，从而能够精确识别不同患者的癫痫发作事件。本文做出了几个关键贡献，包括：λ 提出了一种结合 SE（挤压和激励）模块的 CNN 模型检测算法。该方法已在 CHB-MIT 数据集上进行了评估，并取得了优异的性能。λ 首次将 FCN 模型中的上采样方法应用于癫痫发作检测，通过利用反卷积实现，将降尺度的图像从
微生物学中的属是什么
nlm提供了对科学文献的访问，而无需暗示与内容的认可或一致。分类法涉及根据特征对微生物进行分类，细菌通过革兰氏染色反应分为两个主要组，并表现出各种形状和大小。在临床实践中，细菌是通过形态学，氧的需求和生化测试对细菌进行分类的。基因探针和基于PCR的技术等诊断测试系统检测特定细菌。细菌物种通常根据基因重组频率表现出不同的种群结构。键入分离株对于流行病学研究和监视至关重要。微生物可以分为七个大型生物群：藻类，原生动物，粘液霉菌，真菌，细菌，古细菌和病毒。藻类，原生动物，粘液霉菌和真菌是真核微生物，具有类似于动植物的细胞结构。细菌，包括支原体，立克群和衣原体组，具有原核组织。古细菌是一群独特的原核生物，与其他生物没有密切的祖先关系。只有细菌和病毒在医学或兽医上被认为是重要的。病毒是具有简单结构和不同繁殖模式的最小传染剂。病毒，无蛋白质的RNA片段，引起植物的疾病，而prion是动物和人类致命神经退行性疾病的病因。传染性同工型中发生构成变化（第60章）。系统学也称为系统发育学。分类法包括三个组成部分：分类，命名和识别。分类以有序的方式群体群体，而命名法则涉及命名这些生物，要求国际协议以持续使用。命名法的更改可能会引起混乱，并受到国际商定的规则。在临床实践中，微生物学家主要专注于根据商定的分类系统识别分离株。这些组成部分以及分类法构成了与进化，遗传学和物种有关的系统学的总体学科。原生动物，真菌和蠕虫是根据卡尔·冯·林纳（Carl vonLinné）开创性工作后的标准规则分类和命名的。大类（阶级，秩序，家庭）进一步分为由拉丁二项式指定的单个物种。细菌表现出比所有其他细胞寿命的多样性更大，这使刚性分类具有挑战性。识别主要是通过基于密钥的系统来实现的，该系统基于生化性能测试系统的生长或活动来组织细菌性状。有些测试明确鉴定了属或物种，例如葡萄球菌属的过氧化氢酶产生。和细胞色素c由铜绿假单胞菌C。其他特征可能是单个物种独有的，将它们与具有相似生化谱的人区分开来。某些细菌在实验室中不生长（麻风细菌，treponemes），需要遗传学方法鉴定。如图它们可能构成一个属。随着遗传分析技术变得越来越容易获得，它们和其他快速分析方法正在取代传统的生化方法以识别。细菌分类中使用的分类等级包括王国（原核），分区（Gracilicutes），阶级（Betaproteobacteria），订单（Burkholderiales），家庭（Burkholderiaceae），属（Burkholderia）（Burkholderia）和物种（Burkholderia cepacacia）。通过DNA同源性分析将一些属（例如动杆菌）细分为基因组物种。细菌和病毒的分类构成了挑战，这是由于表型测试在区分某些基因组物种时的局限性。当前方法识别物种复合物，这些物种复合物使用多重分类学方法分为基因组群。例如，头囊菌络合物包括从植物病原体到人类病原体的各种生物。尽管没有普遍接受的分类系统，但Bergey的手册被广泛用作权威来源。国际系统细菌学委员会控制细菌命名法，并在《国际系统和进化微生物学杂志》中发布批准的细菌名称清单。病毒由国际病毒分类学委员会（ICTV）归类，并在病毒学档案中发表。在细菌分类中，主要组以基本特征（例如细胞形状，革兰氏染色反应和孢子形成）区分。属和物种通常通过发酵反应，营养需求和致病性等性质进行区分。不同字符的相对重要性通常是任意的，而Adansonian系统则使用考虑广泛字符的统计系数来确定菌株之间的关系程度。此方法可用于分类共享主要字符的较大分组中的菌株。通过评分多个表型特征，可以估计相似性或匹配系数，这些系数可以在计算机上计算以确定生物体之间相似性的程度。3.1，可以使用相似性矩阵或树状图来构建层次分类树。这种方法允许根据相似性水平（用虚线x和y表示）将生物体分离为属和物种。DNA中鸟嘌呤 - 胞嘧啶（G-C）碱基对之间的氢键强度大于腺嘌呤 - 胸腺胺（A-T）碱基对之间的强度，从而影响DNA熔化的温度。DNA序列以确定G+C含量，该含量在细菌属之间差异很大，但在物种中仍然相对一致。另一种分类方法涉及基于其DNA碱基序列的同源性进行分组。此方法利用了在受控冷却过程中的重新形态，并在互补区域之间产生混合配对。可以通过信使RNA（mRNA）结合研究获得有关相关性的遗传证据。尽管具有不同G+C比的生物不太可能显示出明显的DNA同源性，但具有相似或相同的G+C比的生物可能不一定具有同源性。系统发育相关性。已经开发了一种实时PCR方法来估计G+C含量。核糖体RNA（rRNA）的结构似乎在进化过程中是保守的，反映了系统发育关系。核苷酸测序相对简单，并导致了许多在线医学上重要的细菌物种的DNA序列的可用性。注意：我应用了“添加拼写错误（SE）”方法，其中有10％的概率引入错误。如果您要我以不同的方式重塑它，请让我知道！在此处给定文章的分枝杆菌物种鉴定对于理解其系统发育关系至关重要。尽管rDNA序列中的高相似性（> 97％），但可以使用Microseq（Applied Biosystems）等商业系统来区分不同的物种。但是，核糖体基因可能无法提供足够的变化来区分紧密相关的物种。替代候选基因（例如RECA）已被探索，并且似乎有望用于系统发育分析。在系统发育研究中也使用了其他家政基因，包括RPOB，GROEL和GYRB。这些基因定义了与RRNA基因观察到的基因一致的进化树。分类法的主要目标是促进在临床和公共卫生环境中的个人和团体的有效管理。然而，由于基因组序列数据揭示了微生物之间的相互关系，因此对与基本理解保持一致性是必要的。表3.1根据共享特征概述了简化的分类方案。门A（属）是正确的。这些群体已与最近确定的系统发育命名法对服。可以通过补充测试，有时在物种水平上进一步识别生物。形态标准足以鉴定原生动物，蠕虫和真菌。The classification of cellular micro-organisms is as follows: Eukaryotes: Protozoa - Sporozoa Plasmodium, Isospora, Toxoplasma, Cryptosporidium Flagellates Giardia, Trichomonas, Trypanosoma, Leishmania Amoebae Entamoeba, Naegleria, Acanthamoeba Other: Babesia, Balantidium Fungi: Mould-like Epidermophyton, Trichophyton, Microsporum, Aspergillus Yeast-like Candida Dimorphic Histoplasma, Blastomyces, Coccidioides True yeast: Cryptococcus Prokaryotes: Bacteria: Actinobacteria (High G+C Gram positives) - Actinomyces, Streptomyces, Corynebacterium, Nocardia,分枝杆菌，微球菌（低g-c gram阳性） - 李斯特菌，芽孢杆菌，梭状芽孢杆菌*，乳酸杆菌*，Eubacterium*革兰氏阳性杆菌，杆菌，芽孢杆菌，芽孢杆菌* Enterococcus Gram-negative cocci: Veillonella*, Mycoplasma Proteobacteria (a very large group with 5 sub-divisions) - Neisseria, Moraxella Gram-negative bacilli: Enterobacteria – Escherichia, Klebsiella, Proteus, Salmonella, Shigella, Yersinia Pseudomonads – Pseudomonas, Burkholderia, Stenotrophomonas Haemophilus, Bordetella, Brucella, Pasteurella Rickettsia, Coxiella Gram-negative curved and spiral bacilli: Vibrio, Spirillum, Campylobacter, Helicobacter Bacteroidetes - Bacteroides*, Prevotella* Borrelia, Treponema, Brachyspira, Leptospira衣原体衣原体这些单细胞生物是非斑型生物的，具有独特的核和细胞质。它们的大小从直径2-100 µm变化，其表面膜的复杂性和刚度有所不同。有些物种在内部捕获食物颗粒，而另一些物种则以细菌为食。原生动物被认为是最低的动物生命形式，它通过二元裂变或多重裂变无性繁殖。某些鞭毛原生动物与光合藻类密切相关。最重要的医学原生动物组包括Sporozoa，Amoebae和鞭毛。这些生物具有相对刚性的细胞壁，可能是腐生的或寄生的。霉菌随着分支丝的生长而生长，称为菌丝，形成了称为菌丝体的网状作品。通过形成从营养或空中菌丝体发展的性和无性孢子来繁殖。酵母是卵形细胞，通过萌芽并形成性孢子无性繁殖。二态真菌在人造培养中产生营养菌丝体，但在感染病变中类似酵母。主要的细菌组通过微观观察到其形态和染色反应来区分。革兰氏阴性程序将细菌分为两个伟大的分区：革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌。然而，较旧的分类系统与较新的基于DNA序列的系统发育分类之间的关系是复杂的且仍在发展的。随着细菌组之间的系统发育关系开始解体，出现异常。文本描述了根据其形态学特征和染色反应对细菌和病毒进行分类的各种组。尽管如此，在临床实验室中采用的实际鉴定方案很大程度上取决于细菌的形状革兰氏阳性还是阴性，杆菌或球菌的形状，以及它们在有氧或厌氧上生长的能力。医学上有意义的细菌的主要系统发育组包括静脉细菌，其革兰氏阳性具有较高的G+C含量，具有丝状生长和菌丝体的产生； Firmicutes，一组低的G+C革兰氏阳性细菌，其中包括细菌，球菌和孢子形成器；蛋白质细菌，一大群革兰氏阴性细菌；细菌植物，革兰氏阴性厌食症；螺旋体，其特征是带有内部鞭毛的螺旋形细胞；衣原体，严格的细胞内寄生虫产生抗生素并具有非常重要的病原体。其他值得注意的组包括放线菌，链霉菌，分枝杆菌，诺卡氏菌，corynebacterium，链球菌，葡萄球菌，分枝杆菌，尿不质质，叶绿体，veillonella，veillonella，veillonella，gram阳性孢子形成的孢子形成杆菌和近亲，可能会变成gram- cortridium-new cortridiul cortridur cortriver cortridge cortridge cortridg corlam-infram-negam-inform-Gram-ne Gram-ne Gramne。例如，梭状芽胞杆菌的末端孢子具有独特的球形形状。革兰氏阳性的非孢子芽孢杆菌，包括甲ip骨和乳杆菌，倾向于在链或细丝中生长。相反，一些细菌具有使运动能力的鞭毛，例如李斯特菌。细菌可以根据其细胞壁组成，包括α-肾上腺细菌（包括人力赛组和布鲁氏菌），以及贝贝氏菌，包括静脉和伯克霍尔德里亚。尽管具有优势，但核酸测定并非没有局限性。此外，gamaproteobacteria包括大肠杆菌等肠杆菌，以及假单胞菌和军团菌。一些细菌的独特特性（例如弯曲的颤音，包括弧形霍乱）是值得注意的。divaproteobacteria群体在医学上并不显着，而Epsilonproteobacteria包括螺旋杆菌和弯曲杆菌，它们表现出螺旋形状。革兰氏阴性的非腐蚀性厌氧菌（如杆菌和prevotella）以其细长的柔性螺旋而区别。病毒，重点是它们对宿主细胞复制的依赖。某些病毒可能会包裹在脂蛋白中，而另一些病毒缺乏该外层。提出了一个分类系统，根据其遗传物质和衣壳结构对病毒进行分组。引起人类疾病的主要病毒类型包括RNA病毒，例如流感，paramyxoviruse和Flaviviviruses，以及picornaviruses和paciviruses。许多类型的病毒，包括艾滋病毒，HTLV和疱疹病毒会导致人类疾病。DNA病毒，例如痘病毒，轮状病毒和腺病毒，也感染了人。微生物学家在识别细菌时由于精确识别所需的耗时过程而面临挑战。通常，它们依赖于显微镜和培养物等简单方法，可以通过其他测试进行推定识别来支持。但是，这些方法通常至少需要24小时，因此在开始识别之前必须获得单个分离株的纯培养。与文化方法不同，非文化检测技术（例如抗原或基于核酸的检测）没有需要纯培养的缺点，但可能具有特异性的局限性。形态和染色反应可以作为将未知物种置于其适当的生物群中的初步标准。诸如革兰氏阴性，深色地面照明和阴性染色之类的技术可用于观察细菌形态，运动性和胶囊形成。在某些情况下，病理标本中某些生物体的微观特征可能足以进行假定的鉴定，例如痰液中的结节芽孢杆菌或渗出液中的T. pallidum T. pallidum。但是，许多细菌具有相似的形态特征，需要进一步测试以区分它们。固体培养基上殖民增长的出现还可以提供特征信息，包括菌落大小，形状，高程和透明度。微生物生长和特征的变化，包括透明度，不透明和颜色，可能会显着影响结果。生长所需的条件范围特定于某些生物，有些需要氧气，其他厌氧环境，而另一些则对二氧化碳水平或pH值敏感。为了区分相似的物种，可以采用评估代谢差异的测试，例如产生特定碳水化合物的酸性和气态终产物的能力。但是，现在许多实验室都使用了结合简单性和准确性的市售微磨合。此过程导致可见细菌生长的抑制作用。Some common tests used in identification include: - Production of indole or hydrogen sulphide - Presence of oxidase, catalase, urease, gelatinase, or lecithinase enzyme activities - Utilization of various carbon sources Traditionally, these tests have been performed individually according to standard guidelines.套件也可用于特定的生物组，例如肠杆菌和厌氧菌。在某些情况下，可以使用更先进的程序来分析代谢产物或全细胞脂肪酸。A fully automated system using high-resolution gas chromatography and pattern recognition software is widely used, allowing for the rapid identification of various bacterial species.Mass spectrometry also holds promise for rapid identification through matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight (MALDI-TOF) mass spectrometry.由于细菌的多样性和复杂性，对细菌的检测和鉴定可能具有挑战性。Many organisms may not grow in culture, or they may require specialized nutrients, making traditional methods time-consuming and labor-intensive.然而，核酸技术的进步彻底改变了该领域，提供了更灵敏和快速的检测方法。Commercially available systems, including PCR, transcription-mediated amplification, and hybridization with specific probes, can identify a wide range of bacterial species with high accuracy.These technologies enable the detection of multiple species simultaneously, making them ideal for epidemiological investigations and antimicrobial susceptibility testing.此方法允许进行定量和形态评估。污染，操作员技能，底漆设计以及标本中抑制性化合物的存在都会影响结果。对这些结果的解释需要仔细考虑生物体的自然栖息地和共生主义的潜力。The development of new technologies, such as peptide nucleic acid (PNA) assays, holds promise for even more rapid and sensitive detection methods.These techniques use PNA molecules with DNA binding capacity to detect and identify bacterial species on microscope slides, and can be amplified using PCR to accelerate testing times.也已经开发出高密度寡核苷酸阵列，从而可以同时分析数千种不同的探针。This enables researchers to quickly identify specific genetic markers associated with antimicrobial resistance, paving the way for more targeted treatment strategies.Recent advancements include DNA sequencing, strain genotyping, and identifying gene functions, as well as locating resistance genes and changes in mRNA expression.一种创新的方法涉及在Eppendorf管中开发的选定基因靶标的阵列。The chip embedded in the tube contains optimized sets of oligonucleotide probes specific to certain organisms or antimicrobial resistance genes.这允许自定义单个细菌或组的芯片。从样品制备到检测的测定过程在单个管中在6-8小时内完成。实时PCR已广泛开发，使用荧光在单个反应管中结合了扩增和检测。该系统比常规PCR具有显着优势，包括速度，简单性和减少手动程序。基于荧光的方法可以检测DNA产物或通过与荧光标记的探针杂交提高特异性。对靶DNA的定量也是可能的，可以估计样品中的病毒或细菌数。 此外，针对16S核糖体RNA的荧光原位杂交（FISH）已用于直接在临床标本中检测细菌，而无需培养。 可以通过血清学反应来鉴定微生物的种类和类型，这些反应依赖于特有的特定物种或类型的抗体或类型的抗体，这些抗体以特征性的方式与微生物反应。 抗体在检测细菌产生的毒素和抗原以及鉴定特定病毒方面起着至关重要的作用。 基于乳胶的试剂盒广泛用于血清学组和毒素检测。 在ELISA中，特异性抗体附着在塑料孔上，并添加了测试抗原。 通过添加更特异性的抗体检测到抗原的存在，并用启动颜色反应的酶标记。 ELISA方法可以反向使用以定量检测抗体。 在Mac-Elisa中，纯化的抗原被吸附到井中，并添加了测试血清。 任何IgM与捕获试剂结合，并添加纯化的抗原以用标记的抗体检测。 某些病毒，例如流感，在红细胞上充当桥梁的受体，形成可见的团块。 但是，这种方法缺乏可重复性。对靶DNA的定量也是可能的，可以估计样品中的病毒或细菌数。此外，针对16S核糖体RNA的荧光原位杂交（FISH）已用于直接在临床标本中检测细菌，而无需培养。可以通过血清学反应来鉴定微生物的种类和类型，这些反应依赖于特有的特定物种或类型的抗体或类型的抗体，这些抗体以特征性的方式与微生物反应。抗体在检测细菌产生的毒素和抗原以及鉴定特定病毒方面起着至关重要的作用。基于乳胶的试剂盒广泛用于血清学组和毒素检测。在ELISA中，特异性抗体附着在塑料孔上，并添加了测试抗原。通过添加更特异性的抗体检测到抗原的存在，并用启动颜色反应的酶标记。ELISA方法可以反向使用以定量检测抗体。在Mac-Elisa中，纯化的抗原被吸附到井中，并添加了测试血清。任何IgM与捕获试剂结合，并添加纯化的抗原以用标记的抗体检测。某些病毒，例如流感，在红细胞上充当桥梁的受体，形成可见的团块。但是，这种方法缺乏可重复性。Haemagglutinins can be detected in tissue culture, and red cells can be coated with specific antibodies to agglutinate in the presence of homologous virus particles.荧光染料可用于染色组织或生物体，从而在紫外线下可视化。Antibody molecules can be labeled with fluorochrome dyes, enabling direct immunofluorescence procedures for highly sensitive antigen identification.该技术将抗体技术与PCR方法相结合，以增强抗原检测能力。分子生物学中的一种新方法涉及将DNA分子与抗原抗体复合物联系起来，从而产生特定的结合物。此附件允许通过PCR扩增，验证抗原的存在。免疫-PCR的增强灵敏度超过ELISA的105倍，因此检测到只有580个抗原分子。细菌种群表现出不同的结构，从高度多样化到非常相似。Recombination frequency is the primary determinant of population structure, with some species experiencing high recombination rates and others exhibiting rare recombination events.Species such as Neisseria gonorrhoeae are naturally transformable, displaying high recombination frequencies, while Salmonella enterica populations exhibit low recombination rates.细菌克隆可能显示出瞬态或持久特征。Panmictic与克隆人群的概念突出了这两种类型之间的繁殖，重组，等位基因排列和选择性压力的差异。In each family lie many genera of each type.键入分离株可以与参考标记，识别细菌物种中的菌株和分离株进行比较。区分类似菌株的能力在追踪社区或医院环境中感染的来源或传播方面具有重要意义。已经开发了各种键入方法来帮助这一过程，这可能涉及从相同起源菌株之间识别较小的差异。尽管单个打字方法可以证明相同的响应，但这不是两种菌株相同的结论性证据。但是，使用多种打字方法大大提高了相似性的置信度。键入技术可以在不同的流行病学水平上应用，包括微流行病学，宏观流行病学和种群结构分析。从键入中得出的数据可以通过识别共同或点源，区分混合应变感染以及识别再感染与复发与复发来帮助控制感染。一些方法还有助于识别与疾病相关的特定类型，例如大肠杆菌O157和溶血性尿毒症综合征。为了使方法被认为是可靠的，必须在实验室环境和临床上可以重现。在流行病学研究的背景下，首选多种键入方法，因为它们可以针对不同的特征。这些包括生物化学测试，这些测试定义了物种内的生物型，抗性分型检测对化学物质敏感性的变化以及基于营养需求的生长需求的辅助分型。可以使用此方法分析质粒和染色体DNA。此外，许多细菌的表面结构都是抗原性的，可以使用针对它们提出的抗体将分离株分为定义的血清型。物种可以根据其独特特征分为几种抗原类型。对于某些物种，血清分型是一种识别和区分不同菌株的高效方法。在其他情况下，抗原表位的保存使血清型对流行病学目的的有用程度降低。例如，沙门氏菌的物种可以通过其体细胞和鞭毛血清型来定义。研究表明，囊抗原可能在某些生物的致病性中起作用，许多疫苗通过刺激对这些抗原的抗体来起作用。噬菌体键入是一种用于识别和区分细菌菌株的方法。这涉及使用特定噬菌体的凝集或降水反应，如果适当地适应，这可能具有很高的歧视性。但是，某些噬菌体集缺乏稳定性会导致广泛的噬菌体组，而不是定义的类型。此外，控制噬菌体分型结果解释的关键因素是歧视和可重复性。噬菌体与细菌之间的相互作用是一个复杂的过程，涉及吸附，DNA注射以及裂解或复制。裂解或有毒的噬菌体可以在复制循环结束时裂解宿主细胞，从而释放可能感染相邻细胞的新噬菌体颗粒。但是，其有效性取决于噬菌体的适应和系统的稳定性。噬菌体键入已用于包括微生物学和流行病学在内的各个领域，以识别和跟踪细菌菌株。尽管存在这些局限性，但噬菌体打字仍然是理解不同细菌菌株及其特性之间关系的重要工具。只有在两个强烈的裂解反应表现出两种不同的菌株时，才能识别出两种不同的菌株。细菌素是大多数细菌物种产生的自然存在的抗菌物质，主要靶向与生产菌株同一属内的菌株。通过分析产生的细菌素的光谱或对标准面板细菌素的敏感性，细菌素键入可以定义不同类型的细菌。蛋白质组学分析，涉及具有强洗涤剂的丙烯酰胺凝胶中的凝胶电泳，也可以通过可视化数千种蛋白质并比较分离物之间的带模式来鉴定细菌物种。另外，研究人员已使用凝胶电泳来分析代谢酶，可以使用特定底物检测到该酶，用于物种内的克隆分析。限制性核酸内切酶是在特定序列识别位点切下DNA的酶。这些切割的频率取决于寡核苷酸序列，限制位点的频率以及所检查的物种的G+C含量的百分比。频繁切割的核酸内切酶产生许多小片段，可以通过琼脂糖凝胶中的常规电泳解决，并通过用染料染色检测。通过引入脉冲或在电场方向上变化，可以分开碎片至10 MB。相比之下，不经常的切割酶产生的大型DNA片段需要脉冲场凝胶电泳（PFGE）进行分离。该技术涉及将细菌包裹在琼脂糖塞中，用蛋白酶K酶消化细胞，然后用酶消化DNA。CORTOUR夹具均匀的电场（Chef）设备通常用于PFGE，并具有在六角形阵列中排列的24个电极。运行时间通常在30到40小时范围内，尽管已经描述了较短的协议。几个因素影响了这些分析的结果，包括正在检查的DNA类型，酶和反应条件的选择以及所使用的设备质量。DNA样品的质量和浓度，琼脂糖凝胶电压和脉冲时间，缓冲液强度和温度会影响脉冲场凝胶电泳（PFGE）的结果。虽然解释PFGE曲线可能是由于不同物种之间的带状模式的变化而具有挑战性的，但已通过Tenover确定了特定的标准以确定差异的重要性。通常，与显示剖面无差异的单个事件中的分离物被认为是无法区分的。一到三个频段差异的人密切相关。四到六个乐队可能表明可能的关系；七个或更多的差异表明不同的菌株。但是，该规则应谨慎应用，因为即使在同一克隆的成员之间，某些物种也会表现出显着差异。Pearson系数是另一种常用的方法，具有不需要定义特定带位置的优势。可以使用计算机辅助分析软件包来计算菌株之间相似性的系数，例如jaccard和骰子系数，这些系数使用配置文件中的一致频段来确定百分比相似性。经常使用85％相似性的截止点，但应通过实验相关且无关的应变集设置。DNA探针可以根据克隆的特异性，随机序列或通用序列检测靶DNA中的限制位点异质性。rubotyping检测rDNA基因基因座的变化，并已普遍应用于各种物种。其他常用的探针是可能定义种群克隆结构的插入序列。PCR（聚合酶链反应）是一种允许在受控条件下放大特定DNA序列的技术。可以通过使用PCR的重复放大循环来制作由特定寡核苷酸引物定义的基因组区域的多个副本。该方法已广泛用于DNA指纹和键入，利用DNA分子中的可变区域，例如串联重复区域的可变数量或具有限制性核酸内切酶识别序列的区域。两种方法都有局限性，这是由于错误启动，不同的带强度以及电泳迁移差异引起的可重复性问题。基于重复序列的PCR（REP-PCR）索引在整个基因组中多个重复序列中的变化，而自动化的REP-PCR系统对应变键入显示了有望，并且可以提供与PFGE相似的歧视。狼在can属中，而狐狸则处于喧嚣中。放大的片段长度多态性结合了限制性核酸内切酶消化与PCR，以优化基因组之间单碱基对差异的可重复性和分辨率。该技术使用核苷酸测序来分析管家基因，该基因慢慢多样化，不受选择性的作用。多焦点序列分型（MLST）可以视为确定的基因分型。但是，MLST可能对诸如结核分枝杆菌等高度均匀的物种没有效。为了增加歧视，由于环境变化，毒力相关的基因提供了较高的序列变化，因此已经针对了毒力相关的基因。通过PCR扩增基因间区域，并测序了500 bp的内部片段以识别等位基因多态性。多焦点限制输入引入了放大管家基因的限制消化，从而消除了对测序的需求。可变数字串联重复序（VNTR）是拷贝数变化的短核苷酸序列，可用于快速且可再现的键入。识别其他遗传基因座可以提供进一步的见解，但随着时间的流逝，它们的稳定性仍然存在争议。DNA测序技术的最新进展使得分析整个基因组序列成为可能，从而可以更精确的比较和细菌的键入。这种方法涉及生成可以组装并与先前分离株进行比较的短核苷酸序列读取。与这些高级分析相关的成本与传统方法变得越来越具竞争力。这样的分析可以在同期和历史分离株之间建立进化关系，从而对细菌进化有更明确的理解。此外，这项技术通过提供明确的流行病学信息并确定有助于抗生素耐药性和抗原选择压力来转化医学细菌学的重要潜力。资料来源：Barrow Gi，Feltham RKA，编辑；加里斯总经理，编辑； Kaufmann我； Murray PR，Baron EJ，Jorgensen JH，编辑；欧文·RJ； Schleifer KH; Spratt BG，Feil EJ，Smith NH； Tenover FC，Arbeit Rd，Goering RV； Van Regenmortel MHV，Fauquet CM，Bishop DHL，编辑； Woese Cr。分类类别是称为分类单元的层次组，其中包含一小部分物种，该物种来自一个相对较新的共同祖先。可以在下面可视化整体层次结构以供参考：尽管研究不同生物体的科学家在分类方案中有所不同，但属背后的一般概念是它代表物种祖先相关的物种，并且与其他属不同，不包括不必要的物种。确定这在于每个研究者，但是这些一般指南在属属方面保持分类相当狭窄。属属的分类单元通常包括群体之间可识别的身体形式。例如，Felidae和Canidae分别代表类似猫的生物和类似狗的生物。最后一步，物种定义了在连续单位中共同繁殖的人群和群体。在一起，这些名字告诉您有关生物体的很多信息。在大多数情况下，由于遗传，行为或形态学差异，不同的属将不会繁殖。Carl Linnaeus通过他的生物生物命名计划（二项式命名法）普及了“属”一词，尽管他对属的定义与我们的现代观点有所不同，但在二项式命名法中使用通用epithets在二项式术语中的使用仍在继续。通用称呼是二项式命名法中描述有机体所属属的动物名称的两个单词。第二个单词或特定的称呼描述了有机体所属的生物或物种更紧密相关的群体。通过了解一个人也知道家庭，秩序和所有其他分类分类。由于分层群体是由生物之间的相似性安排的，所以这些关系告诉了我们很多有关单个动物的信息。知道该物种可以告知我们动物与该属中其他动物的独特性。例如，Honey Badger具有科学名称Mellivora Capensis。有时，属可能包含数百种物种，尤其是在鱼类和无脊椎动物中。这种品种具有误导性，因为它应该反映进化。进化多样性决定了属内生物的数量。如果许多物种随着属的传播而出现，将会有许多物种。相反，如果只有一个物种幸存，则只有一个物种。分类分类是一个持续的过程，每天都描述了新的属。一些新发现的生物从未被命名，而另一些有机体则根据DNA分析重新分类。通过分析DNA，比较性状并提出系统发育，科学家假设最可能的进化进展。这将为命名惯例提供信息，并确定哪些物种可以成为独特的属。物种代表属内生殖分离并与其他群体独特的群体。家庭是分层分类中属的分类单元。分类单元是指具有相似特征的群体。两条鱼一起游泳可能不会繁殖，而是具有类似的特征，与其他任何海洋鱼不同。如果它们可以杂交，则将被视为物种。北极熊和棕熊在同一属中是不同的物种，但仍可以成功繁殖。这是因为它们占据了独特的生态位，很少彼此遇到繁殖。生态障碍可以阻止它们自然繁殖，即使它们的后代是可行的。随着气候变化耗尽冰盖，可以将北极熊推向较低的纬度，并可能与棕熊杂交。科学家辩论是否应基于进化连接和物理特征将新物种添加到属中。如果两组共有共同的血统，则它们应属于同一属，即使它们在细胞外基质产生等特征上有所不同。在Fakus细菌的情况下是一种具有相似DNA但缺乏定义该属的独特基质的新物种，分类学家必须权衡多个领域的证据。通过分析解剖学，行为和遗传数据，科学家可以重建生物体之间的关系，并就分类做出明智的决定。