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Tempos de análise de amostras de DNA são drasticamente reduzidos graças a novo formato de arquivo

Fonte

UNSW | Universidade de Nova Gales do Sul

Data

sexta-feira. 4 fevereiro 2022 11:30

Um novo formato de arquivo de computador que ajuda a processar amostras de DNA 30 vezes mais rápido do que os sistemas existentes foi desenvolvido por equipes da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW) e do Instituto Garvan de Pesquisas Médicas, na Austrália. O formato SLOW5 foi projetado especificamente para analisar de forma mais eficiente o sequenciamento por nanoporos, que fornecem uma visão mais completa das variações genéticas.

A eficiência aprimorada não apenas ajuda os especialistas médicos a analisar amostras de DNA individuais com muito mais rapidez e fornecer assistência médica mais rápida e melhor aos pacientes, mas também permite analisar mais amostras em um dado período. Os resultados da pesquisa foram publicados na revista científica Nature Biotechnology, mas o software já foi disponibilizado através de código aberto e foi baixado mais de 1000 vezes em apenas algumas semanas.

A natureza complexa do sequenciamento por nanoporos de DNA significa que grandes quantidades de dados são criadas, e precisam ser armazenadas e analisadas adequadamente. Esses dados foram gravados rotineiramente em um formato de arquivo chamado FAST5, com informações tão complexas que geralmente produzem arquivos com tamanho de cerca de 1,3 terabyte – aproximadamente o equivalente a 650 horas de vídeo HD.

Historicamente, leva cerca de duas semanas para os computadores processarem arquivos FAST5 tão grandes e analisarem as informações do genoma humano contidas neles.

Mas o Dr. Hasindu Gamaarachchi, trabalhando com o professor Dr. Sri Parameswaran na Escola de Ciência e Engenharia da Computação da UNSW, criou um formato de arquivo projetado para análise eficiente e escalável de dados de sinais de nanoporos. O novo formato de arquivo SLOW5 não apenas reduz significativamente o tamanho dos arquivos, mas também pode processar exatamente as mesmas informações em cerca de 10,5 horas – mais de 30 vezes mais rápido que o formato FAST5.

Computação paralela

A chave para isso é que o formato SLOW5, diferentemente do FAST5, permite uma computação paralela eficiente, em que vários processadores podem executar simultaneamente várias análises menores divididas em um conjunto de dados muito maior, mais complexo e completo.

“O formato FAST5 é lento porque os dados não podem ser acessados ​​em paralelo. Ele é baseado no Hierarchical Data Format, projetado na década de 1990 para funcionar em máquinas que na época tinham apenas um processador, em vez das modernas, que incluem vários processadores. O formato de dados hierárquicos também é genérico, enquanto o SLOW5 é construído especificamente. E como o novo SLOW5 pode ser acessado em paralelo por vários processadores ao mesmo tempo, o tempo de processamento foi reduzido em 30 vezes”, disse o Dr. Hasindu Gamaarachchi.

“Então, em vez de levar cerca de duas semanas para processar os dados de um genoma humano, o tempo agora caiu para menos de meio dia”, concluiu o pesquisador.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Nova Gales do Sul (em inglês).

Fonte:  Neil Martin, UNSW. Imagem: geralt via Pixabay.

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