Bagong Paggamit ng Software, Mga Gastos Mula sa Sequence ng Genetic

Ang isang pangkat ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins University ay gumawa ng isang bagong software kung paano magbago DNA sunud-sunod, ginagawa itong mas mabilis at mas mura upang markahan ang anumang bagay mula sa genetic yeast hanggang sa genes ng cancer.

Ang software, na inilarawan sa isang papel na nai-publish sa Bioteknolohiya sa Kapaligiran, maaaring magamit sa mga portable na aparato sa pagsubaybay upang mapabilis ang kakayahang magsagawa ng mga pagsusuri sa genetiko at magdala ng mga pagsusuri sa labas ng lab. Ang mga bagong teknolohiya ay naglalayon, nangongolekta, at sumunud-sunod ng ilang mga gen na walang sample na paghahanda at nang hindi kinakailangan upang makalkula ang isang mapa ng pagmamapa ng genetiko ayon sa kinakailangan ng karaniwang mga pamamaraan.

“Sa palagay ko permanente nitong mababago ang paraan ng paggana ng mga pagkakasunud-sunod ng DNA,” sabi ni Michael C. Schatz, isang associate professor sa Bloomberg’s Computer Science and Biology at nangungunang may-akda ng papel.

Binabawasan ng bagong pamamaraan ang oras na kinakailangan upang mai-print ang mga mutation ng genetiko, mula sa 15 araw o higit pa hanggang sa tatlong araw lamang. Pinapayagan ang mga siyentipiko na maunawaan at suriin ang mga sitwasyon halos kaagad, habang nagse-save ng oras at pera sa pamamagitan ng pagkumpleto ng karagdagang paghahanda at pagsusuri.

“Sa mga genomics ng cancer mayroong ilang mga gen na alam na tataas ang peligro ng cancer, ngunit sa normal na pagkakasunud-sunod, kailangan mong sundin ang lahat ng mga gen upang pag-aralan ang ilang mga gen na iyon,” sinabi ni Schatz, na idinagdag na pinapayagan ng mga mutation ang mga mananaliksik na “pumili at pumili kung aling mga molekula ang nais nating pag-aralan muli. ano ang imposible. “

Upang mabigyan ng isang kahulugan kung gaano kabilis ang set-up na ito, ini-link ito ng Schatz sa pagkuha ng isang pelikula sa Netflix. Ang karaniwang pagkakasunud-sunod ay maaaring mangailangan ng isa upang manuod bawat segundo ng lahat ng mga pelikula sa Netflix upang makita kung ano ang gusto nila. Sa halip, inaalis ng mga pabagu-bagong pagkakasunud-sunod ang mga oras ng hindi mahalagang nilalaman sa pamamagitan ng mabilis na pagtuklas ng mga hindi nais na pelikula at paglaktaw sa susunod.

Ang open source software algorithm ay isinulat ng nangungunang may-akda na si Sam Kovaka, isang mag-aaral na medikal na Johns Hopkins. Ang pinaikling pangalan nito, UNCALLED, ay nangangahulugang Paggamit ng Nanopore Kasalukuyang Alignment sa Malalaking Expanses ng DNA.

Tumagal ng dalawang taon upang ma-code, paunlarin at subukan ang software, at isa pang taon upang maproseso ito ng sapat upang makabuo ng tamang mga resulta para sa publication, sinabi ni Kovaka.

“Pinapayagan ng UNCALLED ang walang uliran kakayahang umangkop sa naka-target na pagkakasunud-sunod,” dagdag niya. “Ang pagiging batay sa software ay nangangahulugang makikilala ng mga mananaliksik ang anumang rehiyon ng genomic nang walang karagdagang gastos kumpara sa karaniwang mga pagkakasunud-sunod, at madaling mabago ang mga layunin sa pamamagitan ng pagpapatupad ng ibang utos.”

Kinikilala ng prosesong ito ang mga molekulang DNA habang dumadaan sila sa maliliit na butas ng elektrisidad, o “nanopores,” sa loob ng mga aparato na tinatawag na nanopore sequencers, na mga wireless na aparato na kasinglaki ng mga malalakas na cell phone na ginamit sa mga lab. Binabasa ng software ang data at sinusubaybayan ito sa pamamagitan ng paghahambing ng sunud-sunod na pagkakasunud-sunod ng genome sa loob ng isang maliit na segundo. Pinapayagan ang mga nais na mga molekula na dumaan sa butas upang ganap na maayos. Ngunit kapag nakita ang isang hindi kanais-nais na Molekyul, inilalabas ng software ang nanopore na enerhiya, na pisikal na tinatanggal ang Molekyul upang ma-unlock ang susunod na lokasyon.

“Ito ay tulad ng isang pintuan ng nightclub na nagpapahintulot sa mga panauhin sa listahan na pumasok habang tumatanggi sa iba na may Taser,” paliwanag ni Schatz.

Ang isang pangkat ng mga mananaliksik ay lumikha ng dalawang HINDI TINONG ipinakita.

Ipinakita ng una na ang software ay nakapagbuti ng pagkakasunud-sunod ng 148 genes na kilala upang madagdagan ang peligro ng cancer sa pamamagitan ng pagpapabilis at tiyak na lahat ng kanilang mga variant na may isang solong run na may isang portable sequencer. Ginawang posible ng software na makalkula sa real time ang maraming mga kumplikadong mutasyon sa cancer na hindi makaligtaan ang isang normal na pagtakbo.

Ipinakita ng koponan kung paano mapipili ang software alinsunod sa mga tukoy na uri na nakolekta nang lokal, tulad ng bakterya na nakatira sa balat o sa mga nasa tubig ng lawa. Sa pamamagitan ng pagtanggi sa mga molekula mula sa mga kilalang mga virus (tulad ng E. Coli), ang software ay nakakasunod sa natitirang mga molekula, na inilalantad ang hindi kilalang mga gen.

Ang UNCALLED ay maaaring gumana sa karaniwang hardware na ginagamit para sa mga pagkakasunud-sunod ng nanopore nang hindi nangangailangan ng mga espesyal na reagent o accelerator. Ang pagpili ng mga gen o genome ayon sa pagkakabanggit ay ganap na kinokontrol ng software at maaaring mabago anumang oras.

Sanggunian: “Ang pagkakasunud-sunod ng nanopore batay sa real-time na HINDI TINUON na digital signal map” nina Sam Kovaka, Yunfan Fan, Bohan Ni, Winston Timp at Michael C. Schatz, 30 Nobyembre 2020, Bioteknolohiya sa Kapaligiran.
SEKSYON: 10.1038 / s41587-020-0731-9

Kasama sa pangkat ng pananaliksik ang inhenyero sa inhenyero na si Prof Winston Timp at isa sa kanyang mga estudyante sa medisina, si Yunfan Fan, at Bohan Ni, isang mag-aaral sa agham sa computer na nagtatrabaho kasama si Schatz. Ang pag-aaral ay pinondohan, sa bahagi, ng National Science Foundation na iginawad sa DBI-1350041 at ng US National Institutes of Health R01HB009190.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang mga paruparo ng dagat ay nakikipaglaban na sa proseso ng pagpapatatag ng South Sea

Ang isang kumbinasyon ng mga butterflies sa dagat "Balik sa Limacina”Kinuha sa panahon ng paglalayag sa dagat ng AMT27. Kredito: Lisette Mekkes &...

Ang Makabuluhang Pagtuklas ay Maaaring Buksan ang Bagong Larangan ng Teknolohiya ng Quantum na Tinawag na “Magnonics”

Ang isang teknolohikal na tagumpay ay maaaring paganahin ang isang bagong larangan ng kabuuan ng teknolohiya na tinatawag na "magnonics" sa pamamagitan ng matagumpay...

Ipinapakita ng mga pag-aaral sa patlang na ang pag-icing ay maaaring gastos sa mga turbine ng hangin hanggang sa 80% ng paggawa ng kuryente

Ang mga mananaliksik ay dumating sa site upang pag-aralan ang mga icicle sa wind farm na ito sa silangang China. May-akda: Larawan sa...

Ang Gut Microbes ay maaaring maging isang Susi sa Pagbubukas ng Pagkabalisa

Isang micrograph ng pag-scan ng electron ng Escherichia coli, na isa sa maraming uri ng bakterya na matatagpuan sa mga bituka ng mammalian. ...

Isiniwalat ang 260-Milyong Taon na Killing Machine

Isang live na muling pagtatayo ng Anteosaurus na umaatake sa isang halaman ng Moschognathus. Kredito: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) Dating itinuturing na mabigat, mabagal at...

Newsletter

Subscribe to stay updated.