Νέες δυνατότητες στην παρακολούθηση παθογόνων
Η μεταγονιδιωματική αναφέρεται στη μελέτη όλων των οργανισμών που υπάρχουν σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον, όπως το έδαφος, το νερό ή το ανθρώπινο σώμα. Ένα από τα βασικά στοιχεία της μεταγονιδιωματικής ανάλυσης είναι η κατανόηση των ειδών που είναι παρόντα (ταξινόμηση), η ποσότητα τους (άφθονη) και η λειτουργία των μικροοργανισμών που υπάρχουν. Η άμεση μεταγονιδιωματική ανάλυση – η άμεση ανάλυση δεδομένων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αλληλούχισης – έχει τη δυνατότητα να επιταχύνει την ανίχνευση, παρακολούθηση και αντίδραση σε μικροβιακές απειλές σε πολλές ρυθμίσεις, συμπεριλαμβανομένων της γεωργίας, του περιβάλλοντος και της βιοασφάλειας.
Η σημασία του MARTi
Ωστόσο, ένα από τα κύρια εμπόδια για την πλήρη αξιοποίηση της άμεσης μεταγονιδιωματικής είναι η έλλειψη ευελιξίας στα διαθέσιμα εργαλεία, γεγονός που αυξάνει τον χρόνο που απαιτείται για την ανάλυση δειγμάτων. Το MARTi, που δημοσιεύθηκε σήμερα στο περιοδικό Genome Research, είναι ένα εργαλείο ανοιχτού κώδικα που επιτρέπει την άμεση ανάλυση και οπτικοποίηση δεδομένων μεταγονιδιωματικής. Η ομάδα έχει δημιουργήσει μια προσβάσιμη διεπαφή που αυξάνει τη χρηστικότητα και την προσβασιμότητα της μεταγονιδιωματικής ανάλυσης.
Ο Δρ. Νεντ Πιλ, πρώτος συγγραφέας και μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ινστιτούτο Έαρλχαμ, δήλωσε: “Είναι λειτουργικά πολύ ελαφρύ, μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε στο πεδίο για ταξινομική ανάλυση σε έναν τυπικό φορητό υπολογιστή ή να εκτελέσετε μεγαλύτερες, πιο σύνθετες αναλύσεις χρησιμοποιώντας υπολογιστική υψηλής απόδοσης.” Ένας από τους βασικούς αντίκτυπους του MARTi είναι η άμεση ανάλυση των αποτελεσμάτων – μπορεί να είναι πολύ χρήσιμο σε καταστάσεις όπου η γρήγορη ταυτοποίηση είναι απαραίτητη.
Εφαρμογές σε κλινικά περιβάλλοντα
Σε κλινικά περιβάλλοντα, αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει στους κλινικούς ιατρούς να επιταχύνουν γρήγορα την ταυτοποίηση και τις στοχευμένες θεραπείες των λοιμώξεων από παθογόνους μικροοργανισμούς. Ο Δρ. Ρίτσαρντ Λέγκκετ, επικεφαλής της ομάδας και συγγραφέας, δήλωσε: “Το MARTi έχει τις ρίζες του σε λογισμικό που αναπτύξαμε για την ταχεία ταυτοποίηση παθογόνων σε πρόωρα βρέφη, αλλά έχουμε προσαρμόσει τη χρήση του σε μια ευρεία γκάμα ρυθμίσεων, συμπεριλαμβανομένων ερευνητικών σκαφών στην Ανταρκτική, στη γεωργία και στη βιοπαρακολούθηση και ασφάλεια.”
Το MARTi είναι τώρα το πρώτο εργαλείο ανάλυσης για οποιοδήποτε μεταγονιδιωματικό έργο και χρησιμοποιούμε το MARTi σε αρκετές τρέχουσες συνεργασίες. Μέσω δοκιμών τόσο προσομοιωμένων όσο και πραγματικών δεδομένων, έχουμε αποδείξει την ανθεκτικότητα των αποτελεσμάτων.
Η ανάλυση στο πεδίο που παρέχει το MARTi υποστηρίζει τη δουλειά της ομάδας που αλληλουχίζει τον αέρα για παθογόνες απειλές. Η τεχνολογία AirSeq, που αναπτύχθηκε από το Ινστιτούτο Έαρλχαμ και το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας του Λονδίνου, συλλέγει δείγματα αέρα και εξάγει και καθαρίζει τις μικρές ποσότητες DNA που είναι παρούσες. Αυτό στη συνέχεια αλληλουχίζεται και αναλύεται χρησιμοποιώντας το λογισμικό MARTi.
Ένας από τους στόχους σε γεωργικές ρυθμίσεις θα ήταν να υπάρχει μια συσκευή σε ένα χωράφι που θα μπορούσε συνεχώς να συλλέγει δείγματα αέρα, αναλύοντας τα δεδομένα onboard με το MARTi και στη συνέχεια να παρέχει στον αγρότη μια ειδοποίηση σε πραγματικό χρόνο.” πρόσθεσε ο Ρίτσαρντ. Το MARTi διαθέτει δύο συστατικά: την κινητήρια μονάδα MARTi, η οποία αναλύει τα δεδομένα αλληλούχισης και μπορεί να εγκατασταθεί είτε σε τοπική μηχανή, όπως επιτραπέζιο υπολογιστή ή φορητό υπολογιστή, είτε σε σύστημα υπολογιστικής υψηλής απόδοσης (HPC); και το MARTi GUI (γραφική διεπαφή χρήστη), ένα διαδικτυακό εργαλείο που επιτρέπει στους χρήστες να βλέπουν και να συγκρίνουν αποτελέσματα, καθώς και να δημιουργούν γραφήματα και εικόνες για επιστημονικές δημοσιεύσεις και παρουσιάσεις.
Το MARTi είναι εξαιρετικά προσαρμόσιμο και οι χρήστες μπορούν να ρυθμίσουν παραμέτρους και βάσεις δεδομένων σύμφωνα με τις ανάγκες της συγκεκριμένης έρευνάς τους. “Έχουμε δημιουργήσει ένα φιλικό προς το χρήστη εργαλείο που θα πρέπει να είναι ευέλικτο, προσαρμόσιμο και εύκολο στην εγκατάσταση,” πρόσθεσε ο Νεντ. Στο Ινστιτούτο Έαρλχαμ, είμαστε παθιασμένοι με την ανάπτυξη, προσαρμογή και εφαρμογή των τελευταίων τεχνολογιών για την απάντηση σε σύνθετα βιολογικά ερωτήματα. Από νέες ροές εργασίας και ειδικό λογισμικό, οι επιστήμονες του Ινστιτούτου Έαρλχαμ δημιουργούν συνεχώς και βελτιώνουν τις τεχνολογικές μεθόδους προκειμένου να διατηρήσουν τον ρυθμό της ανακάλυψης.
