COVID-19大規模研究證明全基因組測序可加速療法開發

時間:2022年4月18日
來源:生物通

編輯推薦:

如此大型的數據集,無論是在規模上,還是在緊迫性上,都對研究人員提出了新挑戰。

廣告
   X   

上個月,一個國際研究團隊發表了一項全基因組測序的成果,將數千名COVID-19重癥患者與對照進行比較,發現并重復了23個獨立的變異,它們使得個體更容易患上重癥肺炎1。

該聯盟數據來自GenOMICC、23andMe以及COVID-19人類遺傳學計劃,而其他驗證數據則來自英國生物樣本庫(UK Biobank)、AncestryDNA、賓州生物樣本庫(Penn Medicine Biobank)和Geisinger Health Systems。

論文一作、Genomics England公司的首席基因組學數據科學家Athanasios Kousathanas稱:“Genomics England完成了全基因組測序和全基因組關聯研究的工作,我們試圖通過幾年前的另一個項目(十萬人基因組計劃),將基因組中的特定變異與疾病嚴重程度關聯起來?!?/P>

這項研究揭示了23個基因組變異,它們使得個體更易患上COVID-19重癥。五個相關變異在干擾素信號傳導中起直接作用,而一個風險變異破壞了重要的核定位信號。數據還表明粘蛋白的表達也與重癥相關,具有潛在的治療作用。

Kousathanas表示,自9月以來,他們已將這些結果分享給制藥公司,以推動相關藥物的臨床試驗工作。他認為這個非常緊迫?!拔覀儾幌M谑旰蟛奴@得結果,我們現在就需要治療靶點?!?/P>

對于Genomics England團隊來說,這是他們利用COVID-19數據集發表的第二篇論文。第一篇論文于2020年底發表,報告了2,244例危重患者的全基因組關聯分析結果2,此次分析對此進行了擴展。據產品經理Francis Carpenter介紹,預計還會有第三篇,對大約30,000例患者進行分析,其中一半是重癥,一半是輕癥,外加對照組。目前正在分析這些數據。

總的來說,這篇論文代表了超過55,000人的全基因組序列:7,491名重癥患者,來自英國衛生系統內的224個重癥監護病房;48,400名對照,包括十萬人基因組計劃的參與者和COVID-19輕癥患者。

如此大型的數據集,無論是在規模上,還是在緊迫性上,都對研究人員提出了新挑戰。據介紹,其他大型隊列往往需要幾個月甚至幾年的時間來完成數據聚合。而在這項研究中,他們一個月就完成了。由于該疾病的新穎性,數據分析一次又一次重復開展。

Kousathanas表示:“我們想盡快開展這項分析并迅速得到結果,以便在大流行中有所作為,因此我們必須加快進度,過去一年的工作,我們在一個月內完成了。而且我們做了很多次!”

大規模分析的經驗

Carpenter認為,盡管分析團隊夜以繼日地工作才能完成,但這些也為將來如何加快此類項目帶來了經驗?!皬幕A架構的角度來看,我們正在學習如何讓這些流程具備高性能和可擴展性,”他說。

“目前,我們的一些轉變是從帶有固定內存和處理器的本地高性能計算集群(你當然可以購買更多,但最終是有限的)轉到可擴展的云計算平臺?!睂τ贕enomics England來說,這意味著與Amazon Web Services合作。

“當我們想在短時間內運行大規模分析時,我們可以使用數千個CPU,然后停下來,而不是無限期地為它們付費。根據分析所需的內容按需使用并自動擴展計算能力,這也是多項分析遷移到云端的原因?!?/P>

測序和處理本身也帶來了一些挑戰。他們的測序是在Illumina的HiSeq和NovaSeq平臺上完成的。早期的十萬人基因組樣本是用舊的分析流程比對的,而現在的COVID-19樣本是用新的流程比對的。Kousathanas解釋說,這產生了批次效應,需要加以解決。

“我們采用的方式是同時使用兩個流程來處理某些個體的樣本,這樣我們基本上就能找到出現批次效應的基因組位置,”他說?!白罱K,我們檢測了800萬至1500萬個變異?!?/P>

Kousathanas表示,Illumina也直接與Genomics England合作來解決一些問題,甚至更改軟件源代碼,讓數據處理的擴展性更好?!拔覀兊玫搅撕芏鄮椭?!”

全基因組測序的未來

Kousathanas和Carpenter認為,這項研究是一個重要的例子,說明全基因組測序不僅可用于研究,還有助于醫療保健決策的制定。

“有一種觀點認為,遺傳研究需要很長時間才能找到致病機制。使用這些知識需要時間,也很難用這些知識來建立治療方法。對于這種特殊方法的實用性以及為此花費的成本,許多人還心存質疑,”Kousathanas承認?!拔蚁M@項研究能夠證明此類分析的價值?!?/P>

Carpenter同意他的觀點?!皩ξ襾碚f,這項成果最重要的事情之一就是價值證明。Genomics England不僅在現有數據集上開展了大規模的內部研究,還發表了一系列重要的成果,我相信這些將會改變治療?!?/P>

參考文獻

1. Kousathanas, A., Pairo-Castineira, E., Rawlik, K. et al. Whole genome sequencing reveals host factors underlying critical Covid-19. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04576-6
2. Pairo-Castineira, E., Clohisey, S., Klaric, L. et al. Genetic mechanisms of critical illness in COVID-19. Nature 591, 92–98 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-020-03065-y

生物通微信公眾號
微信
新浪微博


生物通 版權所有

亚洲AV无码破解版在线观看_文轩探花在线观看_韩国美女主播自免费视频慰_中文无码vr最新无码av专区