برنامه Genopo رایگان در کمتر از 30 دقیقه ژنوم کرونا ویروس را با تلفن هوشمند تجزیه و تحلیل می کند
برنامه Genopo باعث می شود ژنومیک در مناطق دور افتاده یا دارای منابع کمتری قابل دسترسی باشد.
یک برنامه جدید تلفن همراه امکان تجزیه و تحلیل ژنوم ویروس SARS-CoV-2 را در تلفن هوشمند در کمتر از نیم ساعت فراهم کرده است.
دستگاه های نانو متخلخل پیشرفته دانشمندان را قادر به خواندن یا “توالی” مواد ژنتیکی در یک نمونه بیولوژیکی خارج از آزمایشگاه کرده اند ، اما تجزیه و تحلیل داده های خام هنوز هم نیاز به دسترسی به قدرت محاسباتی پیشرفته – تاکنون داشته است.
برنامه Genopo که توسط موسسه تحقیقات پزشکی گاروان و با همکاری دانشگاه Peradeniya در سریلانکا تهیه شده است ، دسترسی ژنومیک را به مناطق دورافتاده یا کمبود منابع و همچنین بالین بیمارستان امکان پذیر می کند.
نویسنده همکار ارشد دکتر ایرا دوسون ، رئیس گروه فن آوری های Genomic در گاروان کینگ هورن می گوید: “همه به منابع محاسباتی با قدرت بالا که برای تجزیه و تحلیل DNA و RNA مورد نیاز است دسترسی ندارند ، اما اکثر افراد به تلفن هوشمند دسترسی دارند.”
“تجزیه و تحلیل ژنومی سریع و در زمان واقعی امروز به عنوان یک روش مرکزی برای ردیابی ویروس کرونا ، بسیار مهم تر است. برنامه ما تجزیه و تحلیل ژنومی را در دسترس قرار می دهد ، به معنای واقعی کلمه این فناوری را در جیب دانشمندان سراسر جهان قرار می دهد. “
محققان برنامه Genopo را در مجله Communications Biology گزارش دادند .
تجزیه و تحلیل ژنوم خارج از خط
تعیین توالی ژنومی دیگر به یک آزمایشگاه پیچیده نیاز ندارد.
در اندازه یک درایو USB ، دستگاه های قابل حمل مانند ترتیب سنج Oxford Nanopore Technologies MinION می توانند به سرعت توالی های ژنومی را از یک نمونه در مزرعه یا کلینیک تولید کنند. این فناوری برای نظارت بر بیماری ابولا در آفریقای غربی ، برای نمایه سازی جوامع میکروبی در قطب شمال و تعیین تکامل ویروس کرونا در طی بیماری همه گیر فعلی استفاده شده است.
با این حال ، تجزیه و تحلیل داده های تعیین توالی ژنوم به محاسبات قدرتمندی نیاز دارد. دانشمندان باید رشته های زیادی از حروف ژنتیکی را از داده های خام به یک توالی واحد تقسیم کنند و موارد تغییر ژنتیکی را که نحوه تکامل ویروس را روشن می کند ، با دقت مشخص کنند.
“تاکنون ، تجزیه و تحلیل ژنومی به قدرت پردازش رایانه های سرور سطح بالا یا سرویس های ابری نیاز داشته است. ما تصمیم گرفتیم که این مسئله را تغییر دهیم. “
“برای فعال سازی توالی و تجزیه و تحلیل ژنومی درجا ، در زمان واقعی و بدون زیرساخت های آزمایشگاهی عمده ، ما برنامه ای را توسعه دادیم که می تواند جریان کار بیوانفورماتیک را در مجموعه داده های توالی نانو منافذی که برای تلفن های هوشمند بارگیری می شود ، اجرا کند. فرایند مهندسی مجدد ، که توسط نویسنده اول هیرونا ساماراکون هدایت می شود ، نیاز به غلبه بر تعدادی از چالش های فنی به دلیل محدودیت های مختلف منابع در تلفن های هوشمند داشت. برنامه Genopo تعدادی از ابزارهای بیوانفورماتیک موجود را در یک برنامه آندروید با استفاده از “کوچک سازی شده” برای کار بر روی قدرت پردازش یک دستگاه Android مصرف کننده ترکیب می کند. “
آزمایش ویروس کرونا
محققان Genopo را بر روی داده های توالی خام نمونه های ویروس جدا شده از 9 بیمار سیدنی آلوده به SARS-CoV-2 آزمایش کردند که شامل استخراج و تقویت RNA ویروس از یک نمونه سواب ، تعیین توالی DNA تقویت شده با دستگاه MinION و تجزیه و تحلیل داده ها بود. روی یک تلفن هوشمند محققان برنامه آنها را روی دستگاههای مختلف اندرویدی از جمله مدلهای نوکیا ، هواوی ، ال جی و سونی آزمایش کردند.
برنامه Genopo به طور متوسط 27 دقیقه طول کشید تا توالی کامل ژنوم SARS-CoV-2 را از داده های خام تعیین کند ، که به گفته محققان امکان انجام تجزیه و تحلیل ژنومی در زمان مراقبت ، در زمان واقعی وجود دارد. محققان همچنین نشان دادند که می توان از Genopo برای پروفایل متیلاسیون DNA – تغییری که فعالیت ژن را تغییر می دهد – در نمونه ای از ژنوم انسانی استفاده کرد.
دکتر Deveson می گوید: “این معماری انعطاف پذیر و کارآمد را نشان می دهد که برای اجرای بسیاری از ابزارهای بیوانفورماتیک مشهور و جای دادن ژنوم های کوچک یا بزرگ مناسب است.” “ما امیدواریم که این امر باعث شود ژنومیک در دسترس محققان برای باز کردن قفل اطلاعات در DNA یا RNA به نفع سلامت انسان ، از جمله در بیماری همه گیر کنونی ، برای محققان بسیار قابل دسترس باشد.”
Genopo یک برنامه منبع آزاد و رایگان است که از طریق فروشگاه Google Play در دسترس است.
