The Ensembl project has been aggregating, processing, integrating and redistributing genomic datasets since the initial releases of the draft human genome, with the aim of accelerating genomics research through rapid open distribution of public data. Large amounts of raw data are thus transformed into knowledge, which is made available via a multitude of channels, in particular our browser (http://www.ensembl.org). Over time, we have expanded in multiple directions. First, our resources describe multiple fields of genomics, in particular gene annotation, comparative genomics, genetics and epigenomics. Second, we cover a growing number of genome assemblies; Ensembl Release 90 contains exactly 100. Third, our databases feed simultaneously into an array of services designed around different use cases, ranging from quick browsing to genome-wide bioinformatic analysis. We present here the latest developments of the Ensembl project, with a focus on managing an increasing number of assemblies, supporting efforts in genome interpretation and improving our browser.

The Ensembl project (http://www.ensembl.org) is a system for genome annotation, analysis, storage and dissemination designed to facilitate the access of genomic annotation from chordates and key model organisms. It provides access to data from 87 species across our main and early access Pre! websites. This year we introduced three newly annotated species and released numerous updates across our supported species with a concentration on data for the latest genome assemblies of human, mouse, zebrafish and rat. We also provided two data updates for the previous human assembly, GRCh37, through a dedicated website (http://grch37.ensembl.org). Our tools, in particular the VEP, have been improved significantly through integration of additional third party data. REST is now capable of larger-scale analysis and our regulatory data BioMart can deliver faster results. The website is now capable of displaying long-range interactions such as those found in cis-regulated datasets. Finally we have launched a website optimized for mobile devices providing views of genes, variants and phenotypes. Our data is made available without restriction and all code is available from our GitHub organization site (http://github.com/Ensembl) under an Apache 2.0 license.

Abstract The Ensembl (https://www.ensembl.org) is a system for generating and distributing genome annotation such as genes, variation, regulation and comparative genomics across the vertebrate subphylum and key model organisms. The Ensembl annotation pipeline is capable of integrating experimental and reference data from multiple providers into a single integrated resource. Here, we present 94 newly annotated and re-annotated genomes, bringing the total number of genomes offered by Ensembl to 227. This represents the single largest expansion of the resource since its inception. We also detail our continued efforts to improve human annotation, developments in our epigenome analysis and display, a new tool for imputing causal genes from genome-wide association studies and visualisation of variation within a 3D protein model. Finally, we present information on our new website. Both software and data are made available without restriction via our website, online tools platform and programmatic interfaces (available under an Apache 2.0 license) and data updates made available four times a year.

The Ensembl project (https://www.ensembl.org) makes key genomic data sets available to the entire scientific community without restrictions. Ensembl seeks to be a fundamental resource driving scientific progress by creating, maintaining and updating reference genome annotation and comparative genomics resources. This year we describe our new and expanded gene, variant and comparative annotation capabilities, which led to a 50% increase in the number of vertebrate genomes we support. We have also doubled the number of available human variants and added regulatory regions for many mouse cell types and developmental stages. Our data sets and tools are available via the Ensembl website as well as a through a RESTful webservice, Perl application programming interface and as data files for download.

Ensembl (www.ensembl.org) is a database and genome browser for enabling research on vertebrate genomes. We import, analyse, curate and integrate a diverse collection of large-scale reference data to create a more comprehensive view of genome biology than would be possible from any individual dataset. Our extensive data resources include evidence-based gene and regulatory region annotation, genome variation and gene trees. An accompanying suite of tools, infrastructure and programmatic access methods ensure uniform data analysis and distribution for all supported species. Together, these provide a comprehensive solution for large-scale and targeted genomics applications alike. Among many other developments over the past year, we have improved our resources for gene regulation and comparative genomics, and added CRISPR/Cas9 target sites. We released new browser functionality and tools, including improved filtering and prioritization of genome variation, Manhattan plot visualization for linkage disequilibrium and eQTL data, and an ontology search for phenotypes, traits and disease. We have also enhanced data discovery and access with a track hub registry and a selection of new REST end points. All Ensembl data are freely released to the scientific community and our source code is available via the open source Apache 2.0 license.

Ensembl Genomes (http://www.ensemblgenomes.org) is an integrating resource for genome-scale data from non-vertebrate species, complementing the resources for vertebrate genomics developed in the context of the Ensembl project (http://www.ensembl.org). Together, the two resources provide a consistent set of interfaces to genomic data across the tree of life, including reference genome sequence, gene models, transcriptional data, genetic variation and comparative analysis. Data may be accessed via our website, online tools platform and programmatic interfaces, with updates made four times per year (in synchrony with Ensembl). Here, we provide an overview of Ensembl Genomes, with a focus on recent developments. These include the continued growth, more robust and reproducible sets of orthologues and paralogues, and enriched views of gene expression and gene function in plants. Finally, we report on our continued deeper integration with the Ensembl project, which forms a key part of our future strategy for dealing with the increasing quantity of available genome-scale data across the tree of life.

Fecal microbiota transplantation (FMT) is a therapeutic intervention for inflammatory diseases of the gastrointestinal tract, but its clinical mode of action and subsequent microbiome dynamics remain poorly understood. Here we analyzed metagenomes from 316 FMTs, sampled pre and post intervention, for the treatment of ten different disease indications. We quantified strain-level dynamics of 1,089 microbial species, complemented by 47,548 newly constructed metagenome-assembled genomes. Donor strain colonization and recipient strain resilience were mostly independent of clinical outcomes, but accurately predictable using LASSO-regularized regression models that accounted for host, microbiome and procedural variables. Recipient factors and donor-recipient complementarity, encompassing entire microbial communities to individual strains, were the main determinants of strain population dynamics, providing insights into the underlying processes that shape the post-FMT gut microbiome. Applying an ecology-based framework to our findings indicated parameters that may inform the development of more effective, targeted microbiome therapies in the future, and suggested how patient stratification can be used to enhance donor microbiota colonization or the displacement of recipient microbes in clinical practice.

Abstract Clostridioides difficile is an urgent threat in hospital-acquired infections world-wide, yet the microbial composition associated with C. difficile , in particular in C. difficile infection (CDI) cases, remains poorly characterised. To investigate the gut microbiome composition in CDI patients, we analysed 534 metagenomes from 10 publicly available CDI study populations. We then tracked C. difficile on a global scale, screening 42,900 metagenomes from 253 public studies. Among the CDI cohorts, we detected C. difficile in only 30% of the stool samples from CDI patients. However, we found that multiple other toxigenic species capable of inducing CDI-like symptomatology were prevalent. In addition, the majority of the investigated studies did not adhere to the recommended guidelines for a correct CDI diagnosis. In the global survey, we found that C. difficile prevalence, abundance and biotic context were age-dependent. C. difficile is a rare taxon associated with reduced diversity in healthy adults, but common and associated with increased diversity in infants. We identified a group of species co-occurring with C. difficile exclusively in healthy infants, enriched in obligate anaerobes and in species typical of the healthy adult gut microbiome. C. difficile in healthy infants was therefore associated with multiple indicators of healthy gut microbiome maturation. Our analysis raises concerns about potential CDI overdiagnosis and suggests that C. difficile is an important commensal in infants and that its asymptomatic carriage in adults depends on microbial context.

Abstract Faecal microbiota transplantation (FMT) is an efficacious therapeutic intervention, but its clinical mode of action and underlying microbiome dynamics remain poorly understood. Here, we analysed the metagenomes associated with 142 FMTs, in a time series-based meta-study across five disease indications. We quantified strain-level dynamics of 1,089 microbial species based on their pangenome, complemented with 47,548 newly constructed metagenome-assembled genomes. Using subsets of procedural-, host- and microbiome-based variables, LASSO-regularised regression models accurately predicted the colonisation and resilience of donor and recipient microbes, as well as turnover of individual species. Linking this to putative ecological mechanisms, we found these sets of variables to be informative of the underlying processes that shape the post-FMT gut microbiome. Recipient factors and complementarity of donor and recipient microbiomes, encompassing entire communities to individual strains, were the main determinants of individual strain population dynamics, and mostly independent of clinical outcomes. Recipient community state and the degree of residual strain depletion provided a neutral baseline for donor strain colonisation success, in addition to inhibitive priority effects between species and conspecific strains, as well as putatively adaptive processes. Our results suggest promising tunable parameters to enhance donor flora colonisation or recipient flora displacement in clinical practice, towards the development of more targeted and personalised therapies.