Para saintis ETH Zurich telah membangunkan MetaGraph, sebuah enjin carian DNA perintis yang disamakan dengan "Google untuk DNA." Inovasi ini menjanjikan untuk mempercepatkan penyelidikan genetik secara drastik dengan membolehkan carian pantas dan komprehensif bagi pangkalan data jujukan DNA dan RNA yang luas.
Penyelidik di ETH Zurich telah melancarkan alat terobosan yang dipanggil MetaGraph, yang direka untuk merevolusikan penyelidikan genetik dengan membolehkan carian pantas dan cekap melalui pangkalan data jujukan DNA dan RNA yang luas.
Kaedah baru ini, butirannya adalah diterbitkan dalam jurnal Nature, berjanji untuk mempercepatkan pengenalpastian penyakit keturunan yang jarang berlaku dan mutasi khusus dalam sel tumor, menandakan era baharu untuk penyelidikan bioperubatan.
MetaGraph beroperasi sama seperti enjin carian internet, membolehkan penyelidik memasukkan urutan minat dan mencari dengan pantas di mana ia telah muncul dalam pangkalan data global.
"Ia adalah sejenis Google untuk DNA," kata Gunnar Rätsch, seorang profesor di Jabatan Sains Komputer dan ahli Kumpulan Informatik Bioperubatan di ETH Zurich, dalam satu kenyataan berita.
Alat ini mencari melalui data mentah semua jujukan yang disimpan, memintas keperluan untuk memuat turun set data yang luas, yang sebelum ini memakan masa dan intensif sumber.
Kepentingan penjujukan generasi akan datang telah diserlahkan dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terutamanya dengan membolehkan penyahkodan dan pemantauan pantas genom SARS-CoV-2 semasa pandemik COVID-19.
Walau bagaimanapun, jumlah data yang banyak - kira-kira 100 petabait yang disimpan dalam pangkalan data seperti Arkib Bacaan Jujukan Amerika (SRA) dan Arkib Nukleotida Eropah (ENA) - memberikan cabaran besar kepada penyelidik.
Kini, alat MetaGraph inovatif yang dibangunkan oleh saintis ETH Zurich menangani cabaran ini secara langsung. Ia boleh memampatkan data dengan faktor 300, menjadikannya sangat cekap sambil mengekalkan integriti maklumat.
"Secara matematik, ia adalah matriks besar dengan berjuta-juta lajur dan trilion baris," tambah Rätsch.
Enjin carian baharu bukan sahaja memudahkan dan mempercepatkan proses tetapi juga melakukannya dengan kos yang rendah. Pertanyaan yang lebih besar dengan MetaGraph berharga tidak melebihi $0.74 setiap pangkalan mega.
Keterjangkauan ini, ditambah dengan ketepatan dan kecekapan alat itu, boleh meningkatkan dengan ketara penyelidikan mengenai patogen yang kurang diketahui atau penyakit baru muncul. Ia menjanjikan kemajuan dalam penyelidikan rintangan antibiotik dengan mengenal pasti gen rintangan dan bakteriofaj yang bermanfaat daripada pangkalan data sedia ada.
"Kami menolak had apa yang mungkin untuk memastikan set data padat yang mungkin tanpa kehilangan maklumat yang diperlukan," tambah André Kahles, seorang saintis kanan di Jabatan Sains Komputer dan ahli Kumpulan Informatik Bioperubatan.
Mula-mula dibentangkan pada tahun 2020 dan terus dipertingkatkan sejak itu, MetaGraph sudah tersedia untuk pertanyaan dan telah mengindeks hampir separuh daripada set data jujukan global. Para penyelidik menyasarkan untuk memasukkan data yang tinggal menjelang akhir tahun ini.
Sebagai sumber terbuka, MetaGraph menawarkan potensi manfaat yang luas, termasuk aplikasi untuk syarikat farmaseutikal dan mungkin juga untuk kegunaan persendirian pada masa hadapan.
Mengimbas kembali aplikasi alat itu pada masa hadapan, Kahles menambah, "Pada masa awal, Google pun tidak mengetahui dengan tepat untuk kegunaan enjin carian. Jika perkembangan pesat dalam penjujukan DNA berterusan, mungkin menjadi perkara biasa untuk mengenal pasti tumbuhan balkoni anda dengan lebih tepat."
sumber: ETH Zurich