Пазлы опознания. Создан инструмент для расшифровки генома коронавирусов

18.07.2020Всемирно известный флагманский продукт лаборатории «Центр алгоритмической биотехнологии» СПбГУ, созданной в 2014 году в рамках мегагранта, геномный сборщик SPAdes (Saint Petersburg Assembler) расширил набор режимов работы благодаря новому модулю coronaSPAdes. Сборка генома мало чем отличается от сборки пазла из миллиона частей, и это одна из самых сложных алгоритмических проблем в биоинформатике. Для ее решения применяют специальные инструменты – геномные сборщики.SPAdes используют тысячи специалистов в области геномики по всему миру. Он позволяет производить расшифровку геномов живых организмов (в том числе вирусов), с его помощью ученые анализируют патогены, вызвавшие вспышки ближневосточного респираторного синдрома (MERS) в Саудовской Аравии, Эболы в Конго, гонореи в Англии, менингита в Гане, лихорадки денге на Суматре и десятки других вспышек. По предварительным данным, с помощью этой разработки уже удалось восстановить последовательности геномов ранее неизвестных коронавирусов.На создание модуля coronaSPAdes нас подвигли запросы научного сообщества,– рассказал один из основных авторов нового продукта, сотрудник Центра алгоритмической биотехнологии СПбГУ Антон Коробейников.Специалисты разных лабораторий нас неоднократно спрашивали о том, как с помощью утилит (вспомогательных компьютерных программ) семейства SPAdes собирать РНК-вирусы.В числе таких научных центров – Европейский институт биоинформатики (EMBL-EBI), с которым у нас есть совместный грант Российского фонда фундаментальных исследований, а также сообщество ученых, работающих в рамках коллаборации Serratus над поиском новых корона- и других вирусов в публичных данных. Так как существовавшие модули сборщика SPAdes не давали ощутимого преимущества перед программами-конкурентами, была поставлена задача создать новый, который бы учитывал уникальные особенности строения генома коронавирусов и данных секвенирования. Решающая роль в реализации этой разработки принадлежит сотруднику Центра алгоритмической биотехнологии СПбГУ Дмитрию Мелешко. Важно отметить, что coronaSPAdes основан на предыдущих разработках лаборатории и кодовой базе семейства сборщиков SPAdes (metaSPAdes, rnaSPAdes, metaviralSPAdes, biosyntheticSPAdes). Без этих наработок появление модуля было бы невозможным.Первая версия coronaSPAdes была создана за пару недель. Выполнить работу в столь сжатые сроки помогли тестовые данные, предоставленные участниками коллаборации Serratus. Сегодня создатели сборщика заняты его дальнейшим совершенствованием, однако уже сейчас он позволяет восстанавливать геномы коронавирусов de novo (вновь, с самого начала) гораздо эффективнее и качественнее, чем это делается с помощью иных альтернативных инструментов.Модуль coronaSPAdes учитывает особенности данных секвенирования РНК, а также реализует уникальные алгоритмические решения, нацеленные на улучшение восстановления последовательности генома коронавирусов. Более того, подходы, заложенные в coronaSPAdes, могут быть задействованы в дальнейшем для разработки новых сборщиков, использующих информацию о структуре иных типов геномов.– Сборщик coronaSPAdes сразу стал активно применяться учеными, однако границы этого применения оценить сложно, поскольку всех пользователей мы не отслеживаем. CoronaSPAdes, – программа с открытым исходным кодом (open source), доступная всем для скачивания и использования. По нашим данным, помимо EMBL-EBI интерес к сборщику проявили такие крупные исследовательские сообщества, как Serratus, MetaSUB Consortium и NextFlow, –  отметил А.Коробейников.Как рассказала заместитель директора Центра алгоритмической биотехнологии Института трансляционной биомедицины СПбГУ Алла Лапидус, за короткое время в лаборатории создано несколько новых программ, нацеленных на быструю и качественную обработку геномных данных и необходимых для анализа различных болезнетворных вирусов (и не только), в первую очередь коронавирусов.– В 2020 году эпидемиологическая ситуация в мире не позволяет ученым и медикам расслабиться: не успели справиться с COVID-19, как появились сообщения о штамме свиного гриппа, получившем название G4 EA H1N1, – сообщила А.Лапидус. – Выяснить, действительно ли он новый или это ранее известный сезонный штамм, поможет в первую очередь анализ его генома. А недавно появились сообщения о случаях бубонной чумы в Китае, вызываемой бактерией Yersinia pestis. В такой непростой обстановке возрастает не только потребность в аналитических методах, но и в грамотных специалистах. В этом году впервые в истории СПбГУ состоялся выпуск магистров, обучавшихся по программе «Биоинформатика», и я желаю им больших научных достижений и открытий.По материалам пресс-службы СПбГУThe post Пазлы опознания. Создан инструмент для расшифровки генома коронавирусов appeared first on Поиск - новости науки и техники.