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

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.