Polscy naukowcy przyspieszają sekwencjonowanie genomu bakterii
Trzech doktorantów z Uniwersytetu Warszawskiego finalizuje prace nad systemem internetowym, który skróci etap identyfikowania i opisywania funkcji genów bakterii z kilkudziesięciu dni do kilku godzin. Nowe narzędzie ma znacząco skrócić początkowy etap badań w projektach naukowych wykorzystujących analizę DNA bakterii.
Mikołaj Dziurzyński, Przemysław Decewicz i Adrian Górecki to zespół doktorantów z Zakładu Genetyki Bakterii z Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego, pracujący nad systemem internetowym do szybkiego i dokładnego opisywania sekwencji DNA bakterii. Dzięki jego pracy wkrótce uruchomiony zostanie serwis internetowy, z którego będzie mógł skorzystać każdy naukowiec wykorzystujący w swoich badaniach analizy genetyczne bakterii. Główną zaletą systemu ma być dostarczenie wysokiej jakości informacji zwrotnej w zaledwie kilka godzin, czyli wielokrotnie szybciej w porównaniu ze żmudnymi i zajmującymi do kilkudziesięciu dni ręcznymi analizami sekwencji genomowych bakterii.
Obecnie niemal wszystkie badania nad szczepionkami, lekami czy enzymami rozpoczynają się od sekwencjonowania DNA bakterii, m.in. w ramach tzw. odwrotnej wakcynologii. Powszechne wykorzystanie w nauce technologii wysokoprzepustowego sekwencjonowania spowodowało, że badacze mają dziś do dyspozycji różnego rodzaju bazy zawierające ogromną liczbę zidentyfikowanych już sekwencji DNA. Nie są jednak w stanie szybko i w sposób wiarygodny przeanalizować dostępnych informacji pod kątem funkcji poszczególnych genów, tym bardziej, że w zawartych w bazach opisach często zdarzają się błędy.
- Jak dotąd nie powstały narzędzia automatyczne, które dostarczałyby w pełni wiarygodne wyniki sekwencjonowania w postaci opisanych funkcji genów. Z kolei ich manualna adnotacja [czyli przypisanie im funkcji, przyp. red.] jest bardzo czasochłonna. Na opisanie jednego genomu bakterii trzeba pracować po 8-10 godzin dziennie przez 20 do 30 dni. A trzeba pamiętać, że w tej chwili wielu naukowców analizuje genomy kilkudziesięciu do kilkuset bakterii w ramach jednego projektu. Dzięki wykorzystaniu naszego systemu internetowego potrzebny na to czas można będzie skrócić do zaledwie kilku, maksymalnie kilkunastu godzin. Wstępne wyniki zapytania otrzymamy już w ciągu kilku godzin - powiedział Przemysław Decewicz w Wydziału Biologii UW.
W internecie dostępne są ogromne bazy danych zawierające opisane sekwencje DNA. System odwołuje się do tych baz integrując dane, a dodatkowo każdy zwrot informacji z bazy jest analizowany przez eksperta. Udział eksperta pozwala wyeliminować problem trapiący obecnie działające w pełni automatyczne systemy - wysoką podatność na błędy. Dosyć często zdarza się bowiem, że poszczególne sekwencje są w bazach danych opisane niepoprawnie. Informacje takie są następnie powielane w kolejnych badaniach. Udział człowieka w przekazywaniu informacji zwrotnej pozwoli nie tylko upewnić się, że opis genu jest prawidłowy, ale także umożliwi poprawę błędnych informacji w bazie danych.
- W założeniu systemu chcieliśmy połączyć zalety dostępnych metod analizy danych uzyskiwanych w trakcie sekwencjonowania. Zbudowaliśmy półautomatyczny system ekspercki i obudowaliśmy go bardzo intuicyjnym interfejsem, za pomocą którego czas potrzebny na analizy skraca się z kilku tygodni do zaledwie kilku godzin. W rezultacie jesteśmy w stanie zaoferować całemu światu naukowemu niedrogą, bardzo szybką i intuicyjną przestrzeń do wiarygodnego określania funkcji analizowanych sekwencji DNA - dodał Mikołaj Dziurzyński.
Twórcy systemu zapowiadają, że w podstawowej wersji rozwiązanie będzie bezpłatne. Wersja pełna będzie już komercyjna z zastosowaniem modelu mikropłatności.
Obsługa rozwiązania jest intuicyjna. Do rozpoczęcia jego użytkowania nie potrzeba dodatkowych szkoleń. Wystarczy przesłać interesującą sekwencję za pośrednictwem strony internetowej, by po kilku godzinach otrzymać wynik. Na rynku obecnie są już narzędzia oferujące podobne funkcje. Nie są one jednak dostępne online, ich interfejs jest skomplikowany, a korzystanie z usług wiąże się z koniecznością ponoszenia stosunkowo wysokich opłat. Z kolei decydując się na adnotację manualną, naukowcy muszą korzystać z kilkunastu różnych narzędzi - obsługi każdego z nich muszą się wcześniej nauczyć. System znajduje się obecnie w fazie testów. W ciągu najbliższych miesięcy, dzięki finansowemu wsparciu uzyskanemu z Uniwersyteckiego Ośrodka Transferu Technologii (UOTT), rozwiązanie będzie rozwijane i zostanie udostępnione światu naukowemu.
