Обычно, для анализа генома требуется огромная вычислительная мощность. Но новое мобильное приложение позволило на обычном смартфоне проанализировать геном вируса SARS-CoV-2 менее чем за полчаса.
Анализатор в кармане
Сам по себе процесс считывания или “секвенирования” ДНК не так уж сложен. Современные устройства, называемые нанопорными секвенаторами, позволяют делать это быстро и в полевых условиях. Например, гаджет для секвенирования ДНК MinION размерами сопоставим с флешкой. Он был разработан учеными Оксфордского университета для сбора анализов во время эпидемии лихорадки Эбола в Западной Африке, но активно применяется и сегодня, на фоне пандемии коронавируса.
Увы, с анализом собранной информации дело обстоит иначе. В ходе анализа ученые должны превратить хаос генетических символов в единую последовательность и точно определить генетические вариации. До сих пор для этого требовался доступ к огромной вычислительной мощности, потому геном приходилось переправлять в университеты и исследовательские центры. Но новое приложение все меняет. Теперь каждый, кто может секвенировать геном, способен проанализировать его на месте.
Доступная геномика
Приложение Genopo, разработанное Институтом медицинских исследований Гарвана в сотрудничестве с Университетом Перадении в Шри-Ланке, делает геномику по-настоящему доступной. Разработчикам удалось объединить ряд существующих инструментов биоинформатики в единое Android-приложение, “миниатюризированное” для работы с малой мощностью потребительского Android-смартфона.
“Не все имеют доступ к высокопроизводительным вычислительным ресурсам, необходимым для анализа ДНК и РНК, но большинство людей имеют доступ к смартфону. Быстрый геномный анализ в реальном времени сегодня более важен, чем когда-либо, поскольку это центральный метод отслеживания распространения коронавируса. Наше приложение делает геномный анализ более доступным, буквально помещая технологию в карманы ученых по всему миру”, - говорит соавтор проекта доктор Айра Девесон, возглавляющая группу геномных технологий в Центре клинической геномики Гарвана в Кингхорне.
Ценный инструмент для науки
Исследователи уже испытали Genopo на необработанных образцах коронавируса SARS-CoV-2, выделенных у девяти пациентов из Сиднея. Тесты включали извлечение РНК вируса из образца мазка, секвенирование ДНК с помощью устройства MinION и анализ собранных данных на смартфоне. Приложение было протестировано на Android-смартфонах Nokia, Huawei, LG и Sony. В среднем, на анализ ДНК вируса у смартфона уходило по 27 минут. За это время приложение определяло полную последовательность генома SARS-CoV-2 по необработанным данным. По словам исследователей, это позволяет проводить геномный анализ непосредственно на месте оказания медицинской помощи в реальном времени.
Но даже когда пандемия закончится, Genopo все равно будет оставаться невероятно ценным инструментом для науки. “Приложение иллюстрирует гибкую, эффективную архитектуру, которая подходит для запуска многих популярных инструментов биоинформатики. Мы надеемся, что оно сделает геномику более доступной для исследователей”, - говорит доктор Девесон.
Приложение подробно описано в журнале Communications Biology.
