Polacy stworzyli rewolucyjny algorytm. Analizuje wirusy szybciej niż superkomputery
Co roku odkrywamy nawet milion nowych wirusów. Nauka nie nadąża z przetwarzaniem tak ogromnej ilości danych. Zespół polskich naukowców opracował rewelacyjne narzędzie bioinformatyczne, które potrafi zrobić w cztery godziny to, co dotychczas zajmowało cztery lata.
Spis treści:
- Polska rewolucja w wirusologii
- Jak działa Vclust?
- Dlaczego wirusy tak trudno klasyfikować?
- Z 4 lat 4 godziny
Polscy naukowcy opracowali narzędzie do klasyfikacji wirusów, które radykalnie przyspiesza analizę danych genetycznych. Ich algorytm Vclust wykona czteroletnią pracę w zaledwie cztery godziny, bez potrzeby użycia superkomputerów. Osiągnięcie Polaków zostało szczegółowo opisane w artykule naukowym w czasopiśmie „Nature Methods”.
Polska rewolucja w wirusologii
Vclust to efekt współpracy badaczy z: Wydziału Biologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Wydziału Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej oraz Uniwersytetu Friedricha Schillera w Jenie (Niemcy). Celem projektu było stworzenie rozwiązania umożliwiającego szybkie i dokładne porównanie milionów sekwencji wirusowych, co do tej pory, z użyciem klasycznych metod bioinformatycznych, było niezwykle czasochłonne i trudne.
Współczesna genetyka zmaga się z ogromnymi ilościami danych, których analiza przekracza możliwości dotychczasowych algorytmów. Metagenomika – dziedzina badająca materiał pobrany bezpośrednio ze środowiska – ma z tym jeszcze większy problem. W próbkach znajdują się zarówno znane, jak i nieopisane dotąd organizmy, w tym wirusy. Vclust umożliwia skuteczne rozróżnianie, grupowanie i klasyfikację sekwencji wirusowych na niespotykaną wcześniej skalę.
Jak działa Vclust?
Narzędzie działa w trzech etapach. Pierwszy to wstępne filtrowanie, które pozwala szybko wytypować pary sekwencji wykazujących podobieństwo. Drugi to dokładna analiza porównawcza tych par w celu precyzyjnego określenia ich pokrewieństwa. Trzeci to grupowanie sekwencji w klastry (grupy) na podstawie stopnia ich podobieństwa.
Dzięki takiemu podejściu można skutecznie porządkować dane i rozpoznawać nowe wirusy lub wirusowe typy genetyczne. Vclust pozwala też na weryfikację już istniejących klasyfikacji wirusów.
Dlaczego wirusy tak trudno klasyfikować?
– Wirusy, w przeciwieństwie chociażby do bakterii, nie mają jednego wspólnego genu, który można by porównywać. Różnią się od siebie zbyt mocno – tłumaczy współautor publikacji dr hab. Andrzej Zieleziński z UAM. Nie ma innego wyjścia niż porównywanie całych genomów. I właśnie to najlepiej na świecie robi Vclust. Coś, co dotychczas było w zasięgu tylko superkomputerów, dzięki temu narzędziu może być wykonane na zwykłym komputerze.
Z 4 lat 4 godziny
Twórcy Vclust podkreślają, że analiza zbioru 15 mln sekwencji zajmuje teraz ok. czterech godzin. Najdokładniejsze narzędzia stosowane dotychczas potrzebowały na to ok. czterech lat. To rewolucyjny krok w rozwoju wirusologii i metagenomiki. Ułatwi identyfikację i klasyfikację nowych wirusów, które w ostatnich latach są masowo odkrywane.
Źródło: Nauka w Polsce
Nasza autorka
Magdalena Rudzka
Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.