Nowatorskie narzędzie do szybkiego wykrywania sekwencji wirusów HPV opracowali naukowcy z Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego.
Wirus brodawczaka ludzkiego (Human Papilloma Virus, HPV) należy do rodziny papillomawirusów. To jedna z najbardziej zróżnicowanych rodzin wirusów, jakie stanowią zagrożenie dla ludzi. Istnieje ponad 100 typów HPV, ale tylko niewielka część z nich wpływa na zdrowie człowieka. Niektóre powodują powstawanie łagodnych zmian, np. w postaci brodawek skórnych, inne z kolei prowadzą do rozwoju nowotworów złośliwych, w tym raka szyjki macicy czy jamy ustnej. W celu dokładnego, szybkiego i wydajnego genotypowania HPV opracowano liczne metody diagnostyczne oparte na reakcji łańcuchowej polimerazy wirusowej. Jednak z uwagi na dużą liczbę blisko spokrewnionych genotypów HPV, obfitość niewirusowego DNA w próbkach biologicznych pochodzących od ludzi, a także wysoką zmienność i szybkie mutacje wirusów, prawidłowe wykrywanie genotypów HPV przy użyciu głębokiego sekwencjonowania o wysokiej przepustowości może być utrudnione.
Naukowcy z Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego opracowali HPV-KITE — narzędzie umożliwiające wykrywanie genotypów HPV z praktycznie dowolnych danych sekwencjonowania nowej generacji.
Nasza metoda oparta jest na analizie k-merów i wykorzystuje indeks Tversky’ego, co pozwala na wysoką skalowalność. Oferuje szybką i czułą alternatywę dla wykrywania HPV zarówno z metagenomicznych, jak i transkryptomicznych zestawów danych – informuje dr Marek Nowicki z ICM UW.
Badacze ocenili HPV-KITE przy użyciu trzech wcześniej analizowanych zestawów danych HPV, związanych z zakażeniem HPV, obejmujących łącznie 1430 zsekwencjonowanych ludzkich próbek. Wydajność nowej metody porównali ze standardowymi algorytmami analizy sekwencjonowania HPV. Narzędzie przewyższało standardowe metody mapowania sekwencji i klasyfikacji k-merów pod względem szybkości i skalowalności, przy porównywalnej dokładności wykrywania. Jak zaznaczono w komunikacie ICM UW, dzięki shinglingowi i zastosowaniu paralelizacji uzyskano bardzo szybkie czasy przetwarzania, a analiza wykazała optymalną wydajność przy pracy na wielu węzłach.
HPV-KITE to szybkie, dokładne i skalowalne narzędzie do klasyfikacji DNA/RNA, które można z powodzeniem dostosować do wykrywania różnych wirusów i mikroorganizmów, nie tylko HPV – przekonuje dr Nowicki.
Badania prowadzone były w ramach projektu HEAP – Human Exposome Assessment Platform finansowanego z programu Horyzont 2020. Wyniki ukazały się na łamach czasopisma „Briefings in Bioinformatics”.
MK
"Szybkie wykrywanie", po sekwencjonowaniu genomu? Gdyby korzystać z danych z nanopore, to może nie najgorzej. Hm.