Džepni čitač veličine džepa koristi se za čitavo skeniranje slijed ljudskog genoma

Slijed na štapu. Uvećaj / slijed na štapu.Oxford Nanopore

Prije nekoliko godina, kompanija koja se zove Oxford Nanopore najavila je je razvijao radikalno drugačiji način sekvenciranja DNA. svoj pristup uključuje uzimanje pojedinih niti dvostruke spirale i puneći ih kroz proteinske pore. Uz malo struje koji prolaze kroz pore, četiri baze DNK stvorile su jedan izrazita (ako sitna) promjena napona kroz koji je prolazio. Oni bi se mogli koristiti za čitanje DNK jedne baze u isto vrijeme vijugao kroz pore.

Nakon nekoliko godina sporog napretka, objavio je Oxford Nanopore da bi njegov hardver za sekvenciranje bio jednako prepoznatljiv kao i njegov mokraća: USB uređaj koji bi se udobno mogao uklopiti u osobu ruka. Kako su prvi uređaji izlazili na korisnike, postalo je jasno da uređaj je imao neke prednosti i nedostatke. Na plusu je bio i uređaj brzo i može se koristiti bez potrebe za velikim pogonom podržati. Istovremeno može čitati vrlo velike dijelove DNK. No, nedostatak je bio značajan: napravio je puno pogrešaka.

Daljnje čitanje

DNK sekvence veličine USB su sklone pogreškama, ali su ipak korisne

S nekoliko godina iskustva, ljudi sada počinju učiti da najbolje iskoriste uređaje, što pokazuje novi rad u koji ga istraživači koriste da pomognu slijediti ljudski genom. Pomoću stroj čita dugo – u jednom slučaju, gotovo 900 000 baza iz jednog Molekula DNK – autori su uspjeli izvući podatke s područja grada ljudski genom koji se prije odupirao karakterizaciji. I bili su u stanju razlikovati dva skupa kromosoma (jedan od mama, jedno od oca) i pronađite područja epigenetske kontrole u mnogim područja genoma.

U svjetlu svih različitih informacija koje može dati, Stopa pogreške stroja čini se manje problemom.

Pogreške i ispravke

Imamo strojeve za sekvenciranje DNK koji čine vrlo malo pogrešaka. Nažalost, dobri su samo za čitanje DNK-a 200 baza ili tako nekako. Računalni softver mora prepoznati slučajeve u koje ovi mali komadi preklapaju i koriste ih za izgradnju većih sekvenci. Ovaj proces ne uspijeva kada se DNK ponavlja ili kada je jako slične sekvence pojavljuju se na više područja genoma – the softver jednostavno nema načina reći što ide tamo.

Daljnje čitanje

Salander s genomom 10 puta većim od našeg ponovnog porasta udovi

Kao što smo vidjeli s aksolotl genomom, moguće je koristiti i duže, greška sklona čitanju ima smisla za nered. Visoka točnost metoda osigurava redoslijed, dok nam dulja čitanja govore kako to sekvence se povezuju u veće komade. I dalje će biti praznina, ali bit će ih manje, a više će se nastavaka naći u velikim komadići za razliku od malih fragmenata. Dok je aksolotl genom oslanjali se na strojeve iz Pacifičkih biosustava, nanopore bi djelovao i u tom pogledu.

Ili barem treba. Dio cilja novog rada bio je potvrdite to, a mnogo papira uključuje pronalaženje načina kako izvući najbolji mogući slijed iz autorskih nanopora. Za Na primjer, pokušali su protumačiti dva različita softverska paketa podaci o naponu koji izlaze iz njihovog stroja i utvrdili su da a paket otvorenog koda koji se razvija u zajednici i koji koristi neuronsku mrežu dao najbolje podatke. Kombiniranje nanopore očitava sa kraćim, fragmenti visoke kvalitete podigli su ukupnu točnost genoma montaža na 99,88 posto, što pokazuje da to djeluje.

Ali istraživači su i mnogo više od toga prošli. Sama Nanopore slijed imao je stupanj tačnosti od samo 92 posto. Kada kombinirani, s višestrukim čitanjima iste sekvence iz istog stroj je povećao točnost iznad 97 posto. Zaseban softver paket bi tada mogao usporediti slučajeve u kojima se različita čitanja ne slažu i donijeti odluku o tome koje bi vjerojatno bile ispravne; ovaj povećala je točnost do 99,44 posto. To nije dobro kao imati kratka, visokokvalitetna čitanja, ali dovoljno je blizu za mnoge svrhe. Dodavanje visokokvalitetnih kratkih čitanja ovoj povišenoj točnosti do 99,96 posto.

Nanopore su također nudile neke vrlo jasne prednosti. Za na primjer, aktivnost gena može se izmijeniti onim što se naziva epigenetske modifikacije – kemijska promjena nekih baza koje ne mijenjajte slijed DNK. Te se promjene također pomalo mijenjaju očitavanje napona kao baze prolazi kroz, dopuštajući istraživači kako bi utvrdili gdje su se nalazili u genoma.

Ide dugo

Također nasljeđujemo dvije kopije svakog kromosoma (osim X i Y mužjaka): jedan od mame i jedan od tate. Dok su ove kopije su različite, većina temeljnih DNK je dugo vremena identična rastezanja, što onemogućuje da se koriste kratka očitanja DNK odrediti koji je kromosom. Kao rezultat, dok možete reći gdje su razlike prisutne, bilo je nemoguće reći koje su razlike naslijeđene zajedno, na istom kromosomu. Duga čitanja iz nanopora omogućuju to.

Konačno, istraživači su odlučili da čitanja budu dugačka moguće. DNK je duga, tanka molekula i manipulira otopinama dugog DNA teži da ga razbije u malene fragmente, kao gibanje tekućina će stvoriti sile smicanja i istezanja. Ako si stvarno oprezni, međutim, oni se mogu svesti na najmanju moguću mjeru. Kad autori poduzeo ove mjere opreza, tipična duljina čitanja koja pruža stroj nanopore upucan na više od 100 000 baza; jedno čitanje dostigao 882.000.

Bilo je to dovoljno veliko da pokrije neke praznine koje je ostavio zaostatak originalni projekt koji je slijedio ljudski genom. Jedan od takvih bio je 50.000 baza dugo i uključivalo je umnožavanje gena. Drugi je imao osam primjeraka ponovljenog slijeda u brzom slijedu. Tijekom vremena, trebalo bi biti moguće koristiti ovaj pristup da se to zaista i dovede genom do završetka.

Međutim, rad je identificirao neke nedostatke strana sekvence. Uobičajeni format datoteke koji se koristi za držanje podataka DNK za Primjerice, nije tako dugo da bi se nizima upravljalo. Zbog da, neki softver za analizu nije mogao raditi s očitavanjem nanopora uopće. Kao rezultat ovih problema s kompatibilnošću, bio je tim prisiljeni se oslanjati na algoritam vrlo intenzivan procesor za neke od njihova analiza.

Impresivni rezultati koji su proizašli iz ove analize sugerira da će biti vrijedno uložiti trud u dobivanje softver ažuriran.

Nature Biotechnology, 2017. DOI: 10.1038 / nbt.4060 (About Xxx).

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: