Nový software umožňuje sledování patogenů ve vzduchu a prostředí v reálném čase

Metagenomika je studium všech organismů přítomných v určitém prostředí, jako je půda, voda nebo lidské tělo. Klíčovou součástí metagenomické analýzy je pochopení toho, jaké druhy jsou přítomny (klasifikace), kolik z nich je (početnost) a funkce přítomných mikroorganismů.

V reálném čase metagenomika – okamžitá analýza dat během sekvenování – má potenciál urychlit detekci, monitorování a reakci na mikrobiální hrozby v mnoha prostředích, včetně zemědělství, životního prostředí a biologické bezpečnosti.

Jednou z klíčových překážek pro realizaci plného potenciálu metagenomiky v reálném čase je však nedostatečná flexibilita současných dostupných nástrojů, což prodlužuje dobu potřebnou k návratu analýzy vzorků na místo aplikace.

MARTi, dnes zveřejněné v Výzkum genomuje softwarový nástroj s otevřeným zdrojovým kódem, který umožňuje analýzu a vizualizaci metagenomických dat v reálném čase. Tým vytvořil přístupné rozhraní, které zvyšuje použitelnost a dostupnost metagenomické analýzy.

Dr Ned Peel, první autor a postdoktorandský výzkumný pracovník z Earlham Institute řekl: „Je provozně velmi lehký, můžete jej použít v terénu pro taxonomickou klasifikaci na standardním notebooku nebo provádět větší, komplexní analýzu pomocí vysoce výkonných počítačů.“

Jedním z klíčových dopadů MARTi je bezprostřednost výsledků analýzy – mohla by být velmi užitečná v situacích, kdy je nezbytná rychlá identifikace.“

Dr. Ned Peel, první autor studie a postdoktorandský výzkumný pracovník, Earlham Institute

V klinickém prostředí by to mohlo lékařům umožnit rychle urychlit identifikaci a cílenou léčbu patogenní infekce.

Dr Richard Leggett, vedoucí skupiny a autor, řekl: „MARTi má svůj původ v softwaru, který jsme vyvinuli pro skutečně rychlou identifikaci patogenů u předčasně narozených dětí, ale od té doby jsme jej přizpůsobili pro použití v široké škále prostředí, včetně na palubách výzkumných plavidel v Antarktidě, v zemědělství a v biologickém dozoru a bezpečnosti.

„MARTi je nyní naším prvním liniovým analytickým nástrojem pro jakýkoli metagenomický projekt a používáme MARTi v několika současných spolupracích. Testováním simulovaných i reálných dat jsme prokázali robustnost výsledků.“

Analýza v terénu, kterou poskytuje MARTi, podporuje práci skupiny při sekvenování vzduchu pro hrozby patogenů.

AirSeq – technologie vyvinutá Earlham Institute a Natural History Museum v Londýně, přijímá vzorky vzduchu a extrakty a čistí nepatrná množství přítomné DNA. To je poté sekvenováno a analyzováno pomocí softwaru MARTi.

„Jedním z konečných cílů v zemědělském prostředí by bylo mít krabici na farmářském poli, která by mohla nepřetržitě odebírat vzorky vzduchu, analyzovat data na palubě pomocí MARTi a poté poskytnout farmáři upozornění v reálném čase.“ dodal Richard.

MARTi má dvě součásti: MARTi Engine, který analyzuje sekvenační data a může být instalován buď na místní počítač, jako je stolní počítač nebo notebook, nebo na vysoce výkonný výpočetní systém (HPC); a MARTi GUI (grafické uživatelské rozhraní), webový nástroj, který uživatelům umožňuje prohlížet a porovnávat výsledky a také vytvářet grafy a obrázky pro vědecké publikace a prezentace.

MARTi je vysoce přizpůsobitelný a uživatelé mohou vyladit parametry a databáze podle potřeb jejich konkrétního výzkumu. „Vytvořili jsme uživatelsky přívětivý nástroj, který by měl být flexibilní, přizpůsobitelný a snadno se instaluje,“ dodal Ned.

V Earlham Institute jsme nadšení z vývoje, adaptace a aplikace nejnovějších technologií k zodpovězení složitých biologických otázek. Vědci z Earlham Institute neustále vytvářejí a zdokonalují technologické metody z nových pracovních postupů a softwaru na míru, aby udrželi tempo objevování.