معلومة

كيف يمكنني العثور على ملف كامل للجينوم البشري

كيف يمكنني العثور على ملف كامل للجينوم البشري


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أحاول معرفة كيف يمكنني تنزيل ملف يمثل تسلسل الحمض النووي البشري الكامل. لا أهتم كثيرًا بالتنسيق - فأنا قادر على كتابة كود C ++ لتحليله. يبدو أن FASTA شكل بسيط بالرغم من ذلك. ما لم أكتشفه بعد هو المكان الذي يمكنني العثور فيه على ملف كامل - لقد وجدت ما يبدو أنه مجموعات فرعية من الجينات أو متواليات أخرى أو كروموسومات مفردة ولكن ليس هناك 46 كروموسومًا لتضمينها أو توجد بعض هذه التكرارات (أي 22 كروموسوم + 2 كروموسوم جنسي)؟

في هذه الصفحة ، وجدت قائمة الملفات هذه ضمن "Human> Genome Assembly: GRCh38" ولكن يبدو أنه تم تفكيكه بواسطة كروموسوم أو شيء من هذا القبيل؟ إذا كان الأمر كذلك ، فهل يمكنني دمج هذه؟ هدفي هو عرض جميع الحروف عبر جهاز العرض على الحائط وأريد أن أكون قادرًا على الإشارة إليه وإخبار شخص ما ، هذا هو كل الحمض النووي للإنسان (وليس مجموعة فرعية). أيضًا ، للتحقق مرة أخرى ، هو "تجميع الجينوم" الذي أريده ، أليس كذلك؟ بالمناسبة ، أنا لا أهتم بمتغيرات الأليل في الوقت الحالي.

من فضلك ضع في اعتبارك في إجابتك أنني لست على دراية بالكثير من المصطلحات ، شكرًا لك.


يحتوي المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية على ارتباط بموقع FTP للجينوم - في تلك الصفحة ، يوجد ملف يسمى ... / genomes / H_sapiens (هذا رابط مباشر إلى ذلك الدليل).

هناك العديد من الملفات فيه. من ملف README:

تتضمن بيانات التسلسل الكروموسومات و contigs و RNAs والبروتينات التي تم إنشاؤها من خلال التسلسل المرجعي NCBI ومشروعات NCBI Genome Annotation. يتم أيضًا توفير بيانات الخريطة المعروضة في مورد Map Viewer هنا.


غير عالم الأحياء هنا يتدخل.

لدى @ swbarnes2 نقطة جيدة تثبت حقيقة أن (تقريبًا) 3Giga نيوكليوتيدات لعرض "على الحائط" (كما ذكرت) حتى مع جهاز عرض جيد سيكون مهمة صعبة. ستحتاج إلى العديد من أجهزة العرض وجحيم من الحائط الكبير. (لنفترض أنك تأخذ أصغر إعداد شرطة يمكن قراءته ، حيث ستأخذ مساحة كل حرف 4 * 6 بكسل والتي ستجعلك في المجمل ~ [227k x 342k] بكسل أي حوالي 35k HD-projectors)

الأمر الذي دفعني إلى التفكير في سبب رغبتك في القيام بمثل هذا الشيء. أكثرها منطقية: إنها لنوع من النوايا الفنية / الثقافية. في مثل هذه الحالة ، بدلاً من إظهار الأحرف (ATGC) ، أوصي بتشفيرها في ثنائي (00،01،10،11) وعمل رمز القيمة هذا لبكسل ملون.

سيترك لك ذلك مصفوفة مربعة تبلغ حوالي 57 كيلو بكسل حافة (والتي تظل عملاقة) مظللة بـ 4 درجات من الأسود إلى النقاط البيضاء.

إذا كنت تريد أن تذهب أبعد من ذلك ، فإن ثلاثية الألوان تقف في طريق الإنقاذ ، فلا تجعل رمز البكسل لنيوكليوتيد واحد فقط لكل منهما. اجعلهم يرمزون لواحد من "الكود الزائف" (ثلاثي) لكل منهما. النوكليوتيدات الأولى تحدد الظل الأحمر ، النوكليوتيدات الثانية تحدد الظل الأخضر ، النوكليوتيدات الأخيرة تحدد الظل الأزرق. (عناصر RGB ملونة مضافة بسيطة وبسيطة).

- تحرير- مع العلم أن فكرة الكودون غير صالحة وأن أي نيوكليوتيد (باستثناء الجزء الأمامي والخلفي 2 من كل كروموسوم) يمكن أن يكون جزءًا من ثلاثة كودون مميز (اعتمادًا على حالة وجودهم في intron أو exon أو حتى تقسمها) نحن نرى أن هذا التجميع في 3 ليس صحيحًا.

في مثل هذه الحالة لماذا لا تأخذ المزيد من الحريات؟ قم بتجميع النيوكليتيدات الخاصة بك في 12 (3 مجموعات من 4) مما يمنحك المزيد من الأعماق في ظلال الألوان.

- نهاية القسم المحرر-

ستحصل على مصفوفة أجمل بكثير وأصغر بكثير من [30k x 30k] (والتي لا تزال ستأخذك إلى جدار كبير وبعض أجهزة العرض عالية الدقة ~ 150 ولكن في هذه المرحلة يمكنك ضغط الإخراج بعدة طرق والدمج بكسل ، إلا أن 150 بكسل أقل بكثير من 35000).

أعلم أنني لا أحضر حلولًا فعلية للسؤال المطروح (لكنني أعتقد حقًا أنOmen قد فعل ذلك جيدًا) لكنني شعرت أنه ربما هناك بعض الأفكار التي تستحق الاستحسان (مع المخاطرة بأن أخدع نفسي)


ولكن ليس هناك 46 كروموسومًا لتضمينها أو توجد بعض هذه التكرارات

بادئ ذي بدء ، بينما يمتلك كل شخص نسختين من كل كروموسوم ، فإن هذه النسخ متطابقة بنسبة 99٪. لذلك سيكون مضيعة لتكرار الأمر كله مرتين.

ثانيًا ، التكنولوجيا تجعل من الصعب توليد ، على سبيل المثال ، التسلسل الكامل للكروموسوم الذي أتى من والدتهم. إما أن تحصل على آثار خطيرة تُظهر التسلسلين متراكبين على بعضهما البعض ، أو قراءات قصيرة جدًا غير مختلطة ، لكن لا يمكنك معرفة أي من الوالدين قام بإنشاء أي جزء.

لذلك بشكل عام ، فإن الجينوم المرجعي سيكون له حرف واحد إجماعي في كل موضع ، على الرغم من أن هذا ليس واقعيًا من الناحية البيولوجية. لا يهم ما هو المرجع ، طالما يعلم الجميع أنه مجرد مرجع.

هدفي هو عرض جميع الحروف عبر جهاز العرض على الحائط وأريد أن أكون قادرًا على الإشارة إليه وإخبار شخص ما ، هذا هو كل الحمض النووي للإنسان (وليس مجموعة فرعية).

هل يمكنك حقًا عرض 3 مليارات حرف من هذا القبيل؟


إذا فهمت سؤالك بشكل صحيح ، فأنت تريد ملفًا واحدًا ، أي سلسلة واحدة ، والتي تمثل تسلسل جينوم بشري كامل. ومع ذلك ، لا يوجد شيء من هذا القبيل. يتم تخزين الجينوم البشري في 46 سلسلة مختلفة (كروموسوم) ، وهذه الأوتار لها لا يوجد ترتيب طبيعي.

تستند الأرقام المستخدمة للإشارة إلى الجينومات على ترتيبها عند ترتيبها حسب الحجم.

تتم جميع العمليات على الجينوم (مثل نسخه قبل الانقسام الفتيلي) بالتوازي ، حيث تعمل البروتينات على كل كروموسوم على حدة.

إذا كنت تريد تمثيل جينوم بشري كامل "بصدق" ، أود أن أقول إن أفضل رهان لك هو وضع 46 سلسلة منفصلة على جهاز العرض ، وربما تعمل بالتوازي مع بعضها البعض مثل الكود الموجود في المصفوفة.

إذا كنت ترغب في عرض سلسلة طويلة واحدة كبيرة ، فإن أي تسلسل من التسلسل يكون صحيحًا (في) مثل أي سلسلة أخرى ، لذلك فقط افتح الملفات بترتيب أبجدي وقم بتسلسلها جميعًا.


إذا كنت تريد دمج جميع التسلسلات كتسلسل واحد ، فقم بتنزيل تسلسل جميع الكروموسومات ثم قم بتسلسلها. أمر بسيط لذلك إذا كنت تستخدم لينكس:

grep -v ">" chromosome * .fa> whole_genome.txt

الآن من المنطقي فصل الجينوم من حيث الصبغي لأنه لا يوجد اتصال مادي بين كروموسوم وآخر. علاوة على ذلك ، هناك العديد من الأوامر التي يمكنك من خلالها ربط الكروموسومات معًا والتي ستمنحك23!عدد تسلسل الجينوم.

الآن يجب أن تلاحظ أن كل هذا يمكن أن يسبب لك أخطاء جسيمة إذا كنت تحاول دراسة السياق الجيني لأي جين. لذا من الأفضل استخدام الكروموسوم الحكيم.

إذا قمت بتفسيرك بشكل خاطئ وما قصدته هو أن يكون لديك كل تسلسلات الكروموسوم فاستا في ملف واحد ، ولكن دون دمج التسلسلات ، فهذا أمر واضح ومباشر.

كروموسوم القط * .fa> genome.fa

الآن ، ما تقوم بتنزيله هو تسلسل مرجعي. عليك أن تجد متغيرات وما إلى ذلك لبياناتك من خلال التحكم في معلمات المحاذاة الخاصة بك.

وأنا حقًا لا أفهم سبب رغبتك في عرضها على الحائط. هناك طرق أسهل وأفضل لتحليل الجينوم.


الجينوم البشري - مثال دراسة الحالة

الجين هو جزء جزيء DNA يتوافق مع الترميز لبروتين كامل واحد. 23 نوعًا مختلفًا من جزيئات الدنا أو الكروموسومات تشكل الجينوم البشري بأكمله. بعبارة أخرى ، جينوم نوع ما هو المجموعة الكلية للكروموسومات التي تشكلت لتكوين هذا النوع ، والجينوم البشري هو مجموعة الكروموسومات التي تحدد معًا النوع البشري. علم الجينوم ، بدوره ، هو التحقيق في الجينوم البشري وتعريف الجينوم بشكل عام من حيث القدرة على وصف التركيب الجيني للأنواع تمامًا وكيفية ترجمة الخصائص الجينومية إلى خصائص الأنواع مثل علم وظائف الأعضاء وقابلية تأثر أعضاء معينين من الأنواع لظروف وأمراض معينة (مركز العلوم والهندسة الجزيئية الحيوية 2014 Little et al.

2003 Nature Education 2013). في الوقت نفسه ، يشير علم الوراثة ، بشكل عام ، إلى التحقيق العلمي في الاختلافات في الجينات التي ورثت من الآباء إلى النسل ، وعلم الوراثة البشرية هي هذه الدراسة الموجهة نحو الجنس البشري (المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية 2007 Saha 1998 ولاية نيويورك 2011 The 1000 اتحاد مشروع الجينوم 2012 Jha 2012 Centers for Disease Control and Prevention 2013 Wadhwa 2014) التباين الجيني هو ببساطة الاختلاف في التركيب الجيني بين البشر.

يُقال إن الاختلافات صغيرة بالنسبة إلى إجمالي الجينوم للبشرية جمعاء ، مع وجود اختلافات بين أي شخصين عشوائيين تمثل فقط 01.٪ من أزواج قاعدتهم الإجمالية. بين المجموعات السكانية أيضًا ، يكون التباين الجيني صغيرًا جدًا وأقل من ذلك الذي من شأنه أن يصنف الشعوب من أعراق مختلفة على أنها سلالات فرعية ، مما يشير إلى أن سكان العالم هم مجرد مجموعة جينية واحدة مستمرة تتزاوج عبر الزمن. من ناحية أخرى ، فإن جزءًا صغيرًا من الاختلافات الجينية بين البشر مهم ، من حيث أنها إما تمنح مزايا للأشخاص مقابل بيئاتهم أو أنها تجعل بعض الناس عرضة لأنواع مختلفة من الأمراض.

يعد التباين الجيني مفيدًا على سبيل المثال للأشخاص الذين يسمح لهم بسبب الاختلاف الجيني بمقاومة وباء الملاريا في البيئة ، ويجعل بعض الأشخاص أكثر قدرة على مقاومة الإصابة بفيروس الإيدز. تربط الدراسات الحديثة ، على سبيل المثال ، المقاومة التاريخية للبكتيريا المسببة للطاعون بطفرة جينية يبدو أنها تحمي الأشخاص في الوقت الحاضر من الاختلاف الجيني من ويلات الإيدز ومضاعفاته. أشارت الأدبيات الطبية والأكاديمية المبكرة حول هذا الموضوع إلى أن هناك اختلافات في جين واحد مرتبطة سببيًا بتطور أمراض معينة في البشر ، من بينها التليف الكيسي واضطراب الخلايا المنجلية ، وكذلك مرض هنتنغتون.

من ناحية أخرى ، مع تقدم البحث ، يتم إنشاء قواعد التنوع الجيني لمجموعة من الأمراض الحديثة المزمنة والمستعصية ، من الأمراض النفسية مثل الاضطراب ثنائي القطب والفصام إلى السرطان والسكري وأمراض القلب والأوعية الدموية. وفي الوقت نفسه ، مع تقدم البحث أيضًا ، أصبح من الواضح بشكل متزايد أن مجموعة من الأمراض الأخرى ليس لها أساس واحد فقط في التباين الجيني ولا في مجموعة واحدة فقط من الظروف البيئية ، ولكن هناك اختلافات جينية مختلفة متحدة مع قيود بيئية مختلفة معًا. يمكن أن يؤدي إلى المرض.


يتكون الجينوم الخاص بك من 3 مليارات حرف ، يقود 3 تريليون خلية ، لمدة 3 مليارات ثانية. لماذا هذا التحليل الحسابي وليس ذلك؟ ماذا وجدت للتو؟ من يهتم؟ متصل مجهول من ستوكهولم الساعة 3 صباحا؟

سوف نقدم لك جوانب مختلفة من البيانات الجينومية مثل كيف تبدو ، وكيفية الحصول عليها ، وما هي بعض الأشياء الأكثر إثارة (والأقل) التي يمكنك القيام بها بها.

يشمل الفصل:
قائمة أجزاء الجينوم البشري ، قائمة أجزاء جينوم COVID-19 ، تقنيات تسلسل الجينوم ، ومذاق القوى الرئيسية الثلاثة للحياة ، الاختيار المحايد والسلبي والإيجابي ، على التوالي: الجينوميات السكانية واختبار الأبوة جينوميات الذكاء الاصطناعي (المرض) الطبية ( حيث يمكنك حقًا مساعدة الأطفال المرضى حقًا من لوحة المفاتيح الخاصة بك) والجينوميات المقارنة (التطورية) (الخفافيش والقطط والجرذان والبعوض و SARS-CoV-2). وربما اندفاعة من علم الجينوميات المشفرة والخصوصية الجينية.

احصل على طعم التعلم الآلي ومعالجة اللغات الطبيعية والتشفير وحتى علم الجينوم في خدمة الإنسانية.

خلفية في علم الأحياء ، ML أو البرمجة اللغوية العصبية اختيارية بحتة. راجع صفحة استكشاف فئة لمزيد من التفاصيل.

ستتوفر جميع مواد الدورة التدريبية عبر هذا الموقع الإلكتروني و Piazza ، وليس عبر Canvas.

CS106 أو ما يعادلها (المعروف أيضًا باسم بعض الخبرة في البرمجة بأي لغة)
مثال: اقرأ سلسلة من ملف ، وعد بعض الأنماط الموجودة فيه ، وأعداد الطباعة (راجع البرامج التعليمية من العروض السابقة المرتبطة أدناه).

تم إدراج هذه الدورة التدريبية على أنها DBIO273A و BIOMEDIN273A. اكتب إلى Gill إذا كنت تريد المساعدة في إدراجها في مكان آخر.

الاثنين والأربعاء 11:30 صباحًا - 12:50 مساءً.

سيتم تدريس الدورة بالكامل عبر الإنترنت.
رابط للتكبير
لم يحضر أي حضور ، لكن لن يتم تسجيل المحاضرات.

كطالب في جامعة ستانفورد لديك أيضًا مجانا الوصول إلى العديد من المجلات الطبية الحيوية. للوصول إلى جميع الموارد الطبية الحيوية التي يدفعها ستانفورد من خارج الحرم الجامعي ، يمكنك تثبيت امتداد متصفح واختصار يسمح لك بالبحث والوصول مباشرة إلى موارد مكتبة لين عبر الإنترنت باستخدام SUNetID الخاص بك. العديد من المصطلحات التي ندرسها محددة جيدًا أيضًا في ويكيبيديا.

سيتم التعامل مع جميع اتصالات الدورة التدريبية عبر Piazza. يمكنك التسجيل بالضغط على هذا الرابط (صفحة صفنا). سيتم إرسال إعلانات الدورات وموارد الدورة الخاصة الأخرى عبر Piazza.

نرحب بالمراجعين. الرجاء التسجيل في بيازا كذلك. أرسل لنا بريدًا إلكترونيًا إذا كنت تريد أن يتم تضمينك في القائمة البريدية للفصل الدراسي.

جيل بيجيرانو
المكتب: Via Zoom
ساعات العمل: البريد الإلكتروني للتعيين
الهاتف: (650) 723-7666
بريد الالكتروني:

بو يو
المكتب: N / A
ساعات العمل: لا يوجد OH أثناء الامتحان
بريد الالكتروني:

سيكون هناك أربع واجبات منزلية (البرمجة والأسئلة المفاهيمية) واختبار منزلي نهائي واحد. سيكون كل واجب منزلي 15٪ من درجتك النهائية ، والاختبار النهائي سيكون 40٪ من درجتك النهائية.

يجب أن تكون جميع الرموز قابلة للتنفيذ على أجهزة طلاب ستانفورد (مثل الكاردينال أو الأسطورة أو الأرز). يُسمح بدفاتر Jupyter للواجب المنزلي 4 والامتحان النهائي. قم بتضمين كيفية تشغيل الكود الخاص بك في README الخاص بك ، ويجب أن تكون جميع الرموز الخاصة بك قادرة على التشغيل دون تعديل المستخدم (على سبيل المثال ، إذا كان الرمز يأخذ ملفًا كمدخل ، يجب ألا يكون اسم الملف مشفرًا بشكل ثابت ولكن يجب تمريره فيه من خلال سطر الأوامر. يجب تسمية جميع الملفات بشكل مناسب ويجب أن يتضمن الملف المضغوط الذي قدمته اسمك. كن مفصلاً قدر الإمكان لضمان حصولك على جميع النقاط.

إذا كنت مسجلاً في مكتب التعليم الذي يمكن الوصول إليه (OAE) ، فيرجى إرسال خطاب الإقامة عبر البريد الإلكتروني إلى البريد الإلكتروني لموظفي الفصل الدراسي () في بداية ربع السنة.

جميع الواجبات المنزلية هي واجبات فردية ولا يجوز لك العمل في مجموعة. يُسمح لك بمناقشة الأفكار ومقارنة المخرجات الرقمية النهائية (مثل عدد الأسطر في ملف) ، ولكن لا يمكن مشاركة أي جزء من الكود النهائي مع الطلاب الآخرين. في الكتابة التي قدمتها (على سبيل المثال ، README) ، يجب عليك تدوين أسماء المتعاونين معك. لا يجوز لك مشاركة أي جزء من عمليات الإرسال الخاصة بك مع بعضكما البعض حتى يتم إرجاع التقديرات. نحن نأخذ انتهاكات قانون الشرف على محمل الجد. سيتم الإبلاغ عن الانتهاكات إلى مكتب معايير المجتمع.

قد نرتكب أخطاء عندما نقوم بتقدير واجبك المنزلي. إذا وجدت واحدة ، يرجى إرسال بريد إلكتروني إلى لطلب إعادة التقييم. سنعيد ترتيب واجبك بالكامل ، وقد ترتفع درجتك أو تنخفض نتيجة لذلك. لا يمكنك إعادة واجبك المنزلي بعد إرجاع الدرجات. لن نقبل أي عمليات إرسال بعد الآن بعد إرسال الدرجات.

يجب أن يتم إجراء الاختبار المنزلي بشكل مستقل. لا يجوز لك مناقشته مع أي شخص.


الجينوم البشري المفتوح ، بعد عشرين عامًا

في 26 يونيو 2000 ، تم & # 8220 مسودة العمل & # 8221 من تسلسل الجينوم البشري أعلن ضجة كبيرة. ذهب توافرها إلى إحداث ثورة في البحوث الطبية الحيوية . لكن هذا الحدث الأيقوني ، منذ عشرين عامًا اليوم ، هو أيضًا نقطة مرجعية لقيمة وقوة الانفتاح وتطوره.

علم الأحياء و # 8217s أول مشروع ضخم

في عام 1953 ، تم اكتشاف أن الحمض النووي هو المادة الجينية للحياة. تحتوي كل خلية في كل كائن على نسخة من الجينوم الخاص به ، وهي سلسلة طويلة من أحرف الحمض النووي ، تحتوي على مجموعة كاملة من التعليمات لذلك الكائن الحي. تم تحديد الجينوم الأول لكائن حي حر & # 8211 a بكتيريا & # 8211 فقط في عام 1995 ويحتوي على ما يزيد قليلاً عن نصف مليون حرف. في ذلك الوقت ، حددت آلات التسلسل 500 قطعة حرف ، 100 جزء في المرة الواحدة ، مع كل عملية تستغرق ساعات. نظرًا لأن الجينوم البشري يحتوي على حوالي ثلاثة مليارات حرف ، فإن التسلسل كان اقتراحًا مختلفًا تمامًا ، حيث كلف الأمر ثلاثة مليارات دولار.

مسعى دولي جماعي ونضال من أجل الانفتاح

تم تسلسله من خلال جهد جماعي ضخم من قبل آلاف العلماء في جميع أنحاء العالم على مراحل عديدة ، على مدار سنوات عديدة. كان الإعلان في 26 يونيو 2000 فقط عن مسودة & # 8211 ولكنه لا يزال مكتملًا بدرجة كافية ليتم تحليله ككل. لن يتم نشر المقالات الأكاديمية التي تصفها & # 8217t لمدة عام آخر ، لكن البيانات الأولية كانت مفتوحة تمامًا ومتاحة مجانًا للجميع.

ربما لم يكن الأمر كذلك ، لأن بعض القوى التجارية ، التي أدركت قيمة الجينوم ، حاولت إيقاف التمويل الحكومي في الولايات المتحدة وخصخصة الوصول. ومع ذلك ، انتصر الانفتاح ، ويرجع الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى استقلالية Wellcome وقوتها المالية (التي دفعت مقابل ثلث التسلسل في معهد Wellcome Sanger) والتزام معاهد الصحة الوطنية الأمريكية. تم إطلاق بيانات كل جزء من الحمض النووي على الإنترنت بعد 24 ساعة فقط من تسلسلها ، مع إمكانية الوصول إلى الجينوم بأكمله من خلال مواقع الويب مثل Ensembl.

الانفتاح على البيانات والانفتاح على المطبوعات

ينشر العلماء. يحاول علماء آخرون البناء على عملهم. ومع ذلك ، نظرًا لأن العلم أصبح غنيًا بالبيانات بشكل متزايد ، فقد أصبح الوصول إلى البيانات مهمًا مثل النشر. في علم الأحياء ، قبل فترة طويلة من الجينوم ، كانت هناك جهود من قبل العلماء والممولين والناشرين لربط النشر بترسب البيانات في قواعد البيانات العامة التي تستضيفها منظمات مثل المعهد الدولي للبراءات (EBI) و NCBI. ومع ذلك ، قد يستغرق النشر سنوات ، وإذا قدم الممول منحة كبيرة لتوليد البيانات ، فهل يتعين على مجتمع البحث الانتظار حتى ذلك الحين؟

كان تسلسل الجينوم البشري ، بنموذج إصدار البيانات على مدار 24 ساعة ، في طليعة & # 8220 النشر المسبق & # 8221 إصدار البيانات في علم الأحياء. في البداية ، كان يُنظر إلى الجينوم البشري على أنه حالة خاصة وقلق العلماء # 8211 بشأن البيانات الأولية غير الخاضعة للرقابة التي يتم إصدارها للجميع أو أن الآخرين قد يضربونهم للنشر إذا أصبح إصدار هذه البيانات عامًا & # 8211 ولكن الفكرة ترسخت تدريجيًا. لقد وجدت مولدات مجموعة البيانات أن الشفافية كانت مفيدة لهم بشكل عام وأن مراجعة المجتمع للبيانات الخام سمحت باكتشاف الأخطاء وتصحيحها في وقت سابق. أصبح إصدار بيانات ما قبل النشر راسخًا الآن حيث يدفع المموّلون مقابل توليد البيانات التي لها قيمة كمورد مجتمعي ، بما في ذلك معظم المشاريع المتعلقة بالجينوم. وبمجرد حصولك على بيانات الوصول المفتوح ، يمكنك & # 8217t المساعدة في التفكير في نشر الوصول المفتوح أيضًا. تعود حركة تغيير نموذج أعمال النشر الأكاديمي إلى الوصول المفتوح إلى تسعينيات القرن الماضي ، ولكن قبل وقت طويل من أن يصبح الوصول المفتوح مفوضًا من قبل الممولين والحكومات ، أصبح هو المعيار للأوراق المتعلقة بالجينوم.

تأتي البيانات الضخمة إلى علم الأحياء ، مما يجبرها على النمو بسرعة

قلة هم الذين توقعوا تسلسل الجينوم البشري بهذه السرعة. وتوقع عدد أقل من الناس أن ينخفض ​​السعر في تسلسل واحد إلى أقل من 1000 دولار اليوم ، أو أن يستغرق 24 ساعة فقط على جهاز واحد. & # 8220Next Generation & # 8221 تقنية التسلسل أدت إلى تخفيضات في السعر بمقدار مليون ضعف ومكاسب مماثلة في الإنتاج لكل آلة في أقل من 20 عامًا. هذا هو أسرع تحسن في أي تقنية ، حيث يتجاوز بكثير التحسينات في الحوسبة في نفس الفترة. نتيجة لذلك ، تم ترتيب جينومات عشرات الآلاف من الكائنات الحية المختلفة. علاوة على ذلك ، فإن التغيير في الإنتاج والسعر جعل تسلسل تقنية العمود الفقري في جميع أنحاء البحث البيولوجي والطب الحيوي & # 8211 كل خلية في الكائن الحي لديها نسخة متطابقة من الجينوم الخاص بها ، ولكن كل خلية (37 تريليون في كل إنسان) من المحتمل أن تفعل شيئًا مختلفًا ، والتي يمكن أيضًا التقاطها بالتسلسل. لذلك ، تملأ قواعد البيانات العامة ببيانات التسلسل ، وتتضاعف في الحجم بقدر كل ستة أشهر ، حيث يبحث العلماء في كيفية عمل الكائنات الحية. التسلسل ليس هو نوع البيانات البيولوجية الوحيد الذي يتم جمعه على نطاق واسع ، ولكنه كان المحرك لجعل علم الأحياء علمًا للبيانات الضخمة.

علم الجينوم والطب والانفتاح والخصوصية

يختلف جينوم كل فرد بشكل طفيف وبعض هذه الاختلافات قد تسبب المرض. يقوم علماء الوراثة الإكلينيكيون باختبار الجينات الفردية للمرضى للعثور على أسباب الأمراض النادرة لأكثر من عشرين عامًا ، ولكن تحديد تسلسل الجينوم بأكمله لتبسيط عملية البحث أصبح الآن عمليًا وبأسعار معقولة. في الوقت الحالي ، لا يكفي فهمنا للجينوم إلا لإبلاغ الرعاية السريرية لعدد صغير من الحالات ، ولكنه يعد كافياً بالفعل لـ NHS في المملكة المتحدة لطرح تسلسل الجينوم الكامل كجزء من خدمة طب الجينوم الجديدة ، بعد اختبار هذا في مشروع 100000 جينوم. إنه أول نظام رعاية صحية وطني في العالم يقوم بذلك.

إلى أي مدى يمكن تخصيص رعايتك الصحية وتحسينها من خلال تحليل الجينوم الخاص بك؟ في الوقت الحالي ، يتم التركيز بشكل عاجل على ما إذا كانت اختلافات الجينوم تؤثر على شدة عدوى COVID-19. في النهاية ، سيعتمد فهم كيفية عمل الجينوم البشري وكيف تؤثر اختلافات الحمض النووي على الصحة على البحث في جينومات أعداد كبيرة من الأفراد إلى جانب سجلاتهم الطبية. على عكس الجينوم البشري المرجعي الأصلي ، فهذه ليست بيانات مفتوحة ولكنها بيانات شخصية وشخصية حساسة للغاية.

أصبح التحدي يتمثل في بناء أنظمة يمكن أن تسمح بالبحث ولكن يثق بها الأفراد بدرجة كافية تسمح لهم بالموافقة على استخدام بياناتهم. ما تم تطويره لمشروع 100000 جينوم ، بالتشاور مع المشاركين ، كان بيئة بحثية تعمل كمكتبة للقراءة ويمكن للباحثين # 8211 إجراء تحليل معقد على البيانات غير المحددة داخل بيئة آمنة ولكن لا يمكنهم إخراج البيانات الفردية. يقتصر الأمر على الملخصات الإحصائية لنتائج أبحاثهم فقط. يتم الآن النظر في نموذج بيئة البحث الموثوق به لمصادر أخرى للبيانات الصحية الحساسة.

لقد قطعت حركة البيانات المفتوحة شوطًا طويلاً خلال عشرين عامًا ، حيث أظهرت الفوائد التي تعود على المجتمع من الشفافية التنظيمية التي تنتج عن مشاركة البيانات والفرص التي تأتي من إعادة استخدام البيانات. كان تسلسل الجينوم البشري المرجعي باعتباره منفعة عامة جزءًا من تلك الرحلة. ومع ذلك ، لا يمكن فتح جميع البيانات ، حتى لو كانت القدرة على تحليلها ذات قيمة كبيرة للمجتمع. إذا أردنا الاستفادة من تحليل البيانات الخاصة ، فعلينا إيجاد حل وسط يحافظ على بعض نقاط القوة في الانفتاح ، مثل مشاركة الأدوات التحليلية والنتائج الموجزة ، مع التكيف مع بيئات التحليل المقيدة المصممة لحماية الخصوصية بشكل كافٍ لإرضاء الأفراد الذين تكون بياناتهم.

• البروفيسور تيم هوبارد هو عضو مجلس إدارة في مؤسسة المعرفة المفتوحة وكان أحد منظمي تسلسل الجينوم البشري.


الاستنتاجات

في الوقت الحاضر ، تسمح مصفوفات النسخ المتوقعة باكتشاف معظم جينات ترميز البروتين على نطاق واسع عند النظر في العديد من الحالات المختلفة. حتى يتم الانتهاء من اكتشاف وتوصيف جينات ترميز البروتين هذه ، ستستمر هذه الطريقة في كونها حلاً فعالاً من حيث التكلفة لدفع هذا الاكتشاف. في المقابل ، يمثل التبليط الجيني طريقة غير متحيزة تمامًا لرصد نشاط النسخ في الجينوم ، ولكن بسبب التكلفة من المحتمل أن يقتصر على فحص عدد أقل من الحالات. ومع ذلك ، نظرًا لتحديد مناطق النسخ الجديدة من بيانات التجانب ، يمكن تمثيل هذه المناطق على مصفوفات النسخ المتوقعة التي يتم تهجينها عبر العديد من الحالات الأخرى ، كما هو موضح في الشكل 1. مع تطور تقنيات المصفوفات الدقيقة ، أصبح تجانب الجينوم البشري بأكمله الآن ممكن ، مع دعم هذه الجهود حاليًا من خلال مشروع ENCODE (موسوعة عناصر الحمض النووي) التابع للمعهد القومي لبحوث الجينوم البشري (NHGRI) [41].

نعتقد أن الخطوات المتخذة هنا ضرورية للاستعلام عن جميع أنشطة النسخ المحتملة في الجينوم ، بغرض تحديد الجينات الجديدة ، وتوصيف الجينات الموجودة بشكل كامل ، وتحديد مجموعة أكثر شمولاً من التحقيقات لهذه الجينات التي يمكن استخدامها لمراقبة النسخ الوفرة في المزيد من دراسات التعبير الجيني القياسية. لا تتطلب جميع استخدامات المصفوفات الدقيقة تمثيلاً شاملاً للمسبارات لجميع الجينات في الجينوم قيد الدراسة. ومع ذلك ، فإن التجارب التي تسعى إلى تحديد الدوافع الرئيسية للمسارات [42] أو التي تسعى إلى التمييز بين أشكال لصق بديلة للجينات داخل نسيج معين [21] تتطلب مجموعة أكثر شمولاً من المصفوفات لضمان النجاح. توفر هذه البيانات خطوة أولى أساسية لإنشاء مجموعة شاملة من المصفوفات التي تستند إلى الدعم التجريبي جنبًا إلى جنب مع التعليق التوضيحي الحسابي ، بدلاً من الاعتماد فقط على الأخير. ستكون هذه المصفوفات الشاملة لا تقدر بثمن لأننا نسعى إلى فهم أفضل لآليات العمل لأهداف الأدوية الحالية والجديدة وتوضيح المسارات الكامنة وراء الأمراض المعقدة. بالإضافة إلى ذلك ، من المرجح أن تفتح الدراسة الإضافية للحمض النووي الريبي غير المشفر الذي تم تحديده عبر الطرق الموضحة هنا وفي أماكن أخرى [10 ، 12 ، 15 ، 16] مجالات جديدة في علم الأحياء حيث يتم تحديد الأدوار الوظيفية لهذه الكيانات.


مواضيع التدريس العلمي

تعليم فعال

ينخرط الطلاب في مناقشات التفكير الثنائي والمشاركة في بداية المختبر لتقييم معرفتهم بقواعد البيانات العلمية. بعد جلسة المختبر ، يناقش الفصل بأكمله نتائج استكشافهم للمعلوماتية الحيوية.

تقدير

التقييم المسبق: في مناقشة جماعية صغيرة والمشاركة مع الفصل ، يصف الطلاب ما يعتقدون أنه يمكنهم اكتشافه حول SNP معين بناءً على مناهج المعلوماتية الحيوية.

مهمة: يقدم الطلاب لقطة شاشة من مستعرض الجينوم UCSC يمثل SNP محل الاهتمام ، إلى جانب وصف قصير للمنطقة الجينومية بما في ذلك الجينات القريبة ، والحفاظ على المنطقة في نماذج الفقاريات الأخرى ، واستشهادات من ثلاث دراسات ارتباط منشورة على مستوى الجينوم.

شارك في المناقشة: بعد تسليم المهمة ، شارك الطلاب في مناقشة على مستوى الفصل حول ما تعلموه عن المعلومات الجينومية عبر الإنترنت.

تعليم شامل

  • تُقر مناقشة أوجه التشابه بين جميع الجينومات البشرية بالحفاظ الجيني الهائل بيننا جميعًا.
  • يوضح فحص تعدد الأشكال المتعلقة بالصحة أيضًا أننا جميعًا معرضون لخطر الإصابة ببعض الأمراض بغض النظر عن العمر والجنس والعرق وما إلى ذلك.
  • يعد تمكين الطلاب من اختيار SNP معين شاملاً بطبيعته ، حيث يمكن لكل طالب متابعة اهتمام فردي.
  • سيوفر تنوع الخيارات عبر الفصل مجموعة متنوعة من الأمثلة التي قد تكون أكثر أو أقل شيوعًا في الخلفيات المختلفة.

يجادل البحث عن ديني / زعيم مشروع الجينوم البشري في كتاب جديد أن العلم والدين يمكن أن يتعايشا بسعادة

لطالما كانت العلاقة بين العلم والدين مضطربة في أحسن الأحوال. لكن الدكتور فرانسيس س. كولينز يعتقد أن الاثنين يمكن أن يتعايشا بسعادة وأن أي عالم يمكنه أن يعبد الله بنفس القدر في الكاتدرائية أو في المختبر.

كولينز ، وهو طبيب متخصص في علم الوراثة ، قاد مشروع الجينوم البشري ، وهي مبادرة بحثية دولية حددت 3.1 مليار زوج أساسي في الحمض النووي البشري. أخذ المشروع الضخم طاقمًا من العلماء في أعماق المشهد المجهول لجسم الإنسان. في النهاية ، كان لديهم ما يرقى إلى مستوى مخطط لبناء الإنسان ومرجع فريد لاستخدامه في تطوير التشخيص والعلاج ، وفي النهاية ، طرق الوقاية من الأمراض الوراثية. كولينز هو الآن مدير المعهد القومي لبحوث الجينوم البشري.

كان كولينز ، الذي كان ملحدًا مخلصًا وأصبح الآن مسيحيًا متدينًا ، قد طرح في كتابه "لغة الله: عالم يقدم دليلًا على الإيمان" (فري برس ، يوليو 2006) فكرة أن "الإيمان بالله يمكن أن يكون اختيارًا عقلانيًا تمامًا ، ومبادئ الإيمان ، في الواقع ، مكملة لمبادئ العلم ". تحدثت معه عبر الهاتف الأسبوع الماضي من منزله في روكفيل بولاية ماريلاند.

لقد نشأت في منزل لم يكن فيه الإيمان جزءًا مهمًا من تجربتي. وعندما التحقت بالجامعة وبدأ الناس في مناقشة ما إذا كان الله موجودًا في وقت متأخر من الليل ، كان هناك الكثير من التحديات لهذه الفكرة ، وقررت أنني لست بحاجة إلى ذلك. كنت أتحرك بالفعل في اتجاه أن أصبح عالِمًا ، وبدا لي أن أي شيء مهم حقًا يمكن قياسه بأدوات العلم.

واصلت أن أصبح طالبة دراسات عليا في الكيمياء الفيزيائية ، ومع انخرطت أكثر في هذا النمط الاختزالي من التفكير الذي يميز الكثير من العلوم الفيزيائية والبيولوجية ، كان من الأكثر جاذبية استبعاد مفهوم أي شيء خارج الطبيعة. العالمية. لذلك أصبحت ماديًا ملتزمًا وملحدًا بغيضًا ، وبدا من الملائم جدًا أن أكون كذلك ، لأن هذا يعني أنني لست مضطرًا لأن أكون مسؤولاً تجاه أي شخص آخر غير نفسي.

ما الذي غير رأيك؟ هل كان لديك عيد الغطاس المفاجئ ، أو هل تسلل الدين إليك بهدوء نوعًا ما؟

كانت عملية تسلل. كطالب طب ، كنت أتحمل مسؤولية رعاية المرضى الذين يعانون من أمراض مروعة. لقد شاهدت بعض هؤلاء الأشخاص يتكئون حقًا على معتقداتهم كصخرة في العاصفة ، ولا يبدو الأمر وكأنه نوع من العكاز النفسي. بدا الأمر حقيقياً للغاية ، وقد حيرتني ذلك.

في مرحلة ما ، تحدىني أحد مرضاي ، وسألني عما أؤمن به ، وأدركت ، عندما تلعثمت بشيء حول "أنا لا أصدق أيًا من هذا" ، بدا كل شيء ضعيفًا إلى حد ما في وجه هذا الشخص من الواضح أنه إيمان قوي جدًا ومخلص بالله. أجبرني ذلك على إدراك أنني فعلت شيئًا لا يفترض أن يفعله العالم: لقد توصلت إلى نتيجة دون النظر إلى البيانات. كنت قد قررت أن أكون ملحدًا دون أن أفهم حقًا ما هي الحجج المؤيدة والعارضة لوجود الله.

إذن إلى أين ذهبت من هناك؟

مع النية الكاملة لدعم إلحادي ، قررت أنه من الأفضل أن أحقق في هذا الشيء المسمى بالإيمان حتى أتمكن من إسقاطه بشكل أكثر فاعلية وعدم وجود لحظة أخرى من تلك اللحظات المحرجة. قرأت عن أديان العالم الرئيسية ، ووجدتها مربكة للغاية. لم يخطر ببالي أن أقرأ النصوص الأصلية - كنت في عجلة من أمري. لكنني في النهاية ذهبت وطرقت باب الوزير الميثودي الذي كان يعيش في الشارع وسألته عما إذا كان بإمكانه تقديم أي توصيات لشخص ، مثلي ، كان يبحث عن بعض الحجج المؤيدة أو المناهضة للإيمان.

أخرج كتابًا من على الرف - "مسيحية مجردة" بقلم سي إس لويس. كان لويس ملحدًا [و] شرع كما فعلت أنا لإقناع نفسه بصحة منصبه وتغيير نفسه عن طريق الخطأ. أخذت الكتاب إلى المنزل ، وأدركت في الصفحات القليلة الأولى أن كل حججي المؤيدة للإلحاد تحولت بسرعة إلى أنقاض من خلال المنطق البسيط لعالم أكسفورد ذي التفكير الواضح. أدركت ، "يجب أن أبدأ من جديد هنا. كل ما كنت قد بنيت عليه موقفي هو في الحقيقة معيب في الصميم."

أستطيع أن أفهم كيف يمكنك إجراء التغيير من كونك ملحدًا إلى لا أدري ، بالنظر إلى نظرتك العلمية للعالم. لكن الانتقال من اللاأدري إلى المؤمن ، يبدو الآن أنه تحول أكثر صرامة.

وقمت بذلك على مراحل ، لذلك تركت الإلحاد لفترة من الوقت ووقعت في سلة المهملات ، لكنني وجدت ذلك بطريقة معينة. لا يبدو أن هذا كان بالضرورة مكانًا يمكن للمرء أن يقيم فيه بشكل مريح ما لم يكن بإمكانك القول ، "لقد نظرت الآن في جميع الأدلة ، وخلصت إلى أنه لا يوجد سبب لاتخاذ قرار حقيقي بالفعل." This business of saying "I don't know" can't just be an "I don't want to know." And the more I looked at the evidence, the more I concluded that I wasn't really in a position where that was a viable choice.

لما لا؟ What kind of evidence?

One piece of evidence was the argument, which is right there in Lewis' first chapter on moral law, [about] the knowledge of right and wrong, which I find to this day a puzzling feature of humanity if all we are is products of evolution. Moral law, which seems to be universal to humankind, calls us, on a regular basis, to do things that are not consistent with the idea that our only purpose is to propagate our own DNA.

It calls us sometimes to do things that are truly sacrificial, to help out somebody else at our own expense. And all of the arguments that the social biologists have put forward about how this kind of sacrificial love, this kind of agape, as the Greeks would call it, can be explained on the basis of evolution -- I find rather hollow. It doesn't work in many instances where we are called to do something really quite destructive to the possibility of propagating our own DNA.

I found with Lewis a compelling argument that there is something within us, a signpost, that is pointing us towards the importance of recognizing good and evil, and that is drawing us towards being good and not evil. As Lewis says, if you were looking somewhere around you and within you for some evidence of a God -- not a deist God who wandered off after starting the universe, but a God who really cares about people -- where else would you find more powerful evidence than in this particular thing you find in your own heart? I continue to find that a pretty interesting argument.

You said in your book that your scientific explorations had a lot to do with convincing you that God exists. Can you cite some aspects of your research that particularly confirmed God's existence for you?

Everything I do as a scientist reinforces my sense of God's presence because every new discovery is, if you believe in his role as creator, a glimpse into his mind. And I find that very meaningful and satisfying to be able to have the experience of discovery by both the natural world unveiling itself and also getting a glimpse into what God's plan was.

Can you give me an example?

Well, sequencing the human genome. This was an incredibly breathtaking experience, to unveil over the course of just a few short years the complete instruction book for human biology, the 3 billion letters of the code. That's something which will only be done once in human history, which has incredible power to reveal information about exactly how human biology works and which for me, as a believer, is the culmination of God's creative plan to put creatures on this planet. To have that laid out in front of you for the first time is breathtaking to any scientist, but particularly if you see it as that significant language of God, [which] as the title of the book suggests, carries it to a whole other plane.

Can you tell me about BioLogos, your theory of theistic evolution? How does it differ from intelligent design?

Intelligent design argues that there are certain molecular machines, like the human eye with all its remarkable engineering, that are just too darned complicated for evolution to have been able to develop, and that there had to be supernatural intervention in order to produce those functions. So it makes a very specific claim that there are failures, or gaps, in Darwinian evolution that God had to fix along the way.

In that context, I have trouble with intelligent design, because as science is progressing rapidly, particularly with the study of the DNA sequences of many, many organisms, it becomes pretty clear that some of these gaps are in fact not machines that came suddenly out of nowhere, but were built up bit by bit, component by component, in a way that's entirely compatible with evolution over long periods of time.

I believe in a different model, which I call BioLogos. It's a model that I find entirely consistent with what I know scientifically and what I believe about God, which is the following:

If God decided to create the universe and his purpose was to populate it with creatures in his image, with whom he could have fellowship and to whom he would give the knowledge of right and wrong, an ability to make decisions on their own free will and an immortal soul, and if he chose to use evolution to accomplish that goal, who are we to say that's not how he would have done it? It's an incredibly elegant means of creation. And because God is outside of time and space -- at least, I think that would make sense, given that he's not part of the natural world -- he could, at the very moment of creation, at the instant of the Big Bang, have this entire plan completely designed right down to our having this conversation. And it would seem perhaps a bit random and long and drawn out to us, but not to him.

Why do you think God would do that? What is the purpose of it?

Well, now we are into a really difficult question, which is trying to understand God's motivations, and I don't think I am qualified to have a clue about that. But I think any religion that people believe in has within it the idea that humans are in search of God, and that God is interested in our being in search of him. So if you accept that idea, then the mechanism by which he could carry that out could be almost anything, but I think in this case it was evolution.


Big Data and Bioinformatics in SHGP

The SHGP, by the scale and nature of its data, is a typical big data project, where the four “V”s (volume, velocity, variety, and veracity) characterizing big data are present. When running at full capacity, the project will produce 10–15 TB of raw sequence data per day. Therefore, establishing a highperformance and scalable information technology (IT) infrastructure and the use of advanced bioinformatics methods are major components of the SHGP. “The structure of the participating centers and the distribution of the genomic data production and analysis form an interesting IT challenge that is probably the first of its kind worldwide,” said Dr. Mohamed Abouelhoda, head of the SHGP bioinformatics team.
Figure 3: The high-performance computer SANAM, one of the top supercomputers worldwide in the green data center in the KACST.
All the labs produce significant amounts of data that should be analyzed and moved to the central storage for large-scale data analysis, with results to be shared among researchers inside and outside the kingdom. While each satellite lab has some computing power to participate in the data analysis, the main computing power for storage and analysis resides in the KACST. The SHGP has also access to the energy-efficient, high-performance computer, SANAM, with a performance of 532 TFlops and high-speed interconnects data rate of 56 Gb/s (Figure 3). “SANAM is one of the top supercomputers worldwide,” said Dr. Abdulqadir Alaqeeli from the KACST SANAM team.
To cope with this distributed IT infrastructure, the SHGP bioinformatics team has developed methods to manage the data and the analysis among the different sites using different computational resources. The transfer of data is prioritized and scheduled to reduce the required bandwidth. The use of commercial cloud computing solutions is also part of the design, to automatically scale the in-house IT resources in response to abrupt computation loads. Collectively, the central and satellite computer resources as well as the automatic extension with commercial cloud solutions work together like a hybrid multicloud system.


Geneticists sequence the complete human X chromosome for the first time

For the first time, scientists have determined the complete sequence of a human chromosome, namely the X chromosome, from ‘telomere to telomere’. This is truly a complete sequencing of a human chromosome, with no gaps in the base pair read and at an unprecedented level of accuracy.

A step closer towards the complete blueprint of a human being

The Human Genome Project was a 13-year-long, publicly funded project initiated in 1990 with the objective of determining the DNA sequence of the entire human genome.

Although the project was met with initial skepticism by scientists and non-scientists alike, the overwhelming success of the Human Genome Project is readily apparent. Not only did it usher in a new era in medicine, but it also led to significant advances in DNA sequencing technology.

When the Human Genome Project was finished, its running costs tallied $2.7 billion of taxpayers’ money. Today, a human genome can be sequenced for less than $200 — that’s a 13.5-million-fold reduction in cost. And, it’s still going down.

However, despite its resounding success, the human genome sequencing is still incomplete, as still unknown regions of the genome could not be finished due to technical reasons.

These gaps in the genome have been gradually filled as technically improved after the Human Genome Project was officially over in 2003.

But, until last year, there were still 100 or so regions that were yet unknown. Now, some of these regions have been brought to light, helping to complete the sequencing of the human X chromosome.

The X chromosome is one of two sex-determining chromosomes passed down from parent to child. A zygote that receives two X chromosomes – one from each parent – will grow into a female, while an X and a Y chromosome result in a male.

According to Karen Miga, a research scientist at the UC Santa Cruz Genomics Institute, this was all possible thanks to new sequencing technologies that enable “ultra-long reads,” such as the nanopore sequencing technology.

In the initial stages of the Human Genome Project, scientists could read 500 bases at a time, or 500 letters per sequence. In the mid-2000s, the amount of DNA that could be read at a time was reduced (100-200 bases), but the accuracy of technology increased. Then around 2010, new technology came on the market that could read 1,000-10,000, and now more recently 100,000 or more bases at a time thanks to nanopore technology.

Nanopore tech involves funneling single molecules of DNA through a tiny hole. Changes in current flow determine the genetic sequencing.

“These repeat-rich sequences were once deemed intractable, but now we’ve made leaps and bounds in sequencing technology,” Miga said. “With nanopore sequencing, we get ultra-long reads of hundreds of thousands of base pairs that can span an entire repeat region, so that bypasses some of the challenges.”

The technique itself was very simple: simply collect as much of these bases that scientists could from a single cell line of interest.

“We chose a unique cell line that has two copies of every chromosome, just like any normal cell, but each of those copies is identical to one another. Rather than having to resolve the genome of two genomes, we only had a single version to worry about. Then you can grow these cell lines clonally, so you don’t have variation in them, and then sequence them on these instruments,” Dr. Adam Phillippy of the National Human Genome Research Institute said in a statement.

Scientists collected data over the course of six months, and then used algorithms to stitch the puzzle pieces back together again.

This is how they sequenced the centromere, a large repetitive bit of sequence that is centered in the middle of the X chromosome as its name might suggest, and a number of other genome arrays on the X chromosome.

This work opens up a range of new possibilities in research, including the prospect of identifying new associations between genetic sequence variation and disease, as well as new clues into human biology and evolution.

“We’re starting to find that some of these regions where there were gaps in the reference sequence are actually among the richest for variation in human populations, so we’ve been missing a lot of information that could be important to understanding human biology and disease,” Miga said in a statement.

The complete sequencing of the X chromosome signifies yet another massive victory for science. However, there are still 23 other chromosomes to go — all of them might be completely mapped out by the end of this year, the researchers said.


Instructions for generating the dictionary and index files

Creating the FASTA sequence dictionary file

We use the CreateSequenceDictionary tool to create a .dict file from a FASTA file. Note that we only specify the input reference the tool will name the output appropriately automatically.

This produces a SAM-style header file named ref.dict describing the contents of our FASTA file.

Here we are using a tiny reference file with a single contig, chromosome 20 from the human b37 reference genome, that we use for demo purposes. If we were running on the full human reference genome there would be many more contigs listed.

Creating the fasta index file

We use the faidx command in Samtools to prepare the FASTA index file. This file describes byte offsets in the FASTA file for each contig, allowing us to compute exactly where to find a particular reference base at specific genomic coordinates in the FASTA file.

This produces a text file named ref.fasta.fai with one record per line for each of the FASTA contigs. Each record is of the contig, size, location, basesPerLine and bytesPerLine. The index file produced above looks like this:

This shows that our FASTA file contains chromosome 20, which is 63025520 bases long, then the coordinates within the file which you do not need to care about.


شاهد الفيديو: أحياء 3 ث:الجينوم البشرى (شهر فبراير 2023).