Praca w dziedzinie bioinformatyki była wynikiem splotu szczęśliwych przypadków. Chciałbym móc powiedzieć, że wiedziałem, w co się pakuję, kiedy zapisałem się na studia licencjackie, ale tak naprawdę nie miałem pojęcia. Po prostu wiedziałem, że chcę robić coś z matematyką i informatyką i chciałem, żeby miało to jakieś ciekawe i sensowne zastosowania.

To jest dokładnie to, co mnie czekało. Dziedzina bioinformatyki polega na wykorzystaniu i tworzeniu narzędzi obliczeniowych do analizy i przechowywania danych biologicznych. Wykorzystuje kombinację narzędzi matematycznych i informatycznych i stosuje je do rozwiązywania ważnych problemów biologicznych.

W Variant Bio nasze wysiłki bioinformatyczne zmierzają w kierunku analizy danych z sekwencjonowania DNA i RNA w celu identyfikacji zmienności genetycznej i ekspresji genów w badaniach, które prowadzimy na całym świecie. Oznacza to analizowanie tera (lub obecnie peta) bajtów danych sekwencjonowania i robienie tego w sposób wykonalny obliczeniowo (i finansowo).

Wykonujemy tę analizę za pomocą Amazon Web Services (AWS) — renomowanej i niezawodnej platformy przetwarzania w chmurze, która zapewnia potrzebną moc obliczeniową, pozwala nam skalować potrzebne zasoby w dowolnym momencie i jest zgodna z globalnymi przepisami dotyczącymi prywatności danych w w różnych krajach, w których pracujemy. Ponieważ pracujemy z danymi genetycznymi ludzi — co oznacza bardzo osobiste informacje, nie tylko dotyczące poszczególnych osób, ale ich rodzin i całych społeczności — musimy działać zgodnie z najwyższymi standardami bezpieczeństwa i upewnić się, że dane są bezpieczne pod naszym nadzorem (więcej informacji na temat danych Variant Bio oraz przykładowych zasad zarządzania i zobowiązań można znaleźć tutaj).

Wczesna inspiracja

Kiedy studiowałem bioinformatykę na Freie Universität Berlin, uczestniczyłem w serii wykładów prof. Knuta Reinerta, który był zaangażowany w prace Celery nad stworzeniem pierwszego ludzkiego genomu i który później został moim doktoratem. doradca. To oraz fakt, że nowe technologie sekwencjonowania zrewolucjonizowały tę dziedzinę, skutecznie uzależniły mnie od analizy sekwencji DNA.

Szybko do przodu, kiedy jedną z najbardziej ekscytujących części mojej roli jako Dyrektora Bioinformatyki w Variant Bio jest to, że zaczynamy aktywnie pracować z każdym nowsza Technologie sekwencjonowania DNA generujące tak zwane „długie odczyty”. Technologie długiego odczytu są w stanie sekwencjonować dłuższe odcinki DNA jednocześnie niż obecnie standardowe technologie „krótkiego odczytu”. Jeśli wyobrażasz sobie czytanie książki, to tak, jakbyś teraz mógł czytać całe rozdziały na raz, a nie tylko pojedyncze zdania. Pomaga to zrozumieć treść książki, a wracając do genomów, oznacza to, że jesteśmy w stanie udostępnić większą część genomu do analizy.

Dzięki tym danym możemy następnie wykryć różne typy zmienności genetycznej, w tym duże warianty strukturalne (SV), które mogą wpływać na tysiące zasad i były nieco niedostatecznie zbadane, ponieważ tak trudno jest je wiarygodnie wykryć za pomocą standardowych technologii sekwencjonowania z krótkim odczytem . Melanie Kirsche (na zdjęciu powyżej), która dołączyła do zespołu Bioinformatyki w Variant Bio zeszłego lata, jest ekspertem w pracy z tymi SV w skali populacji. Jestem podekscytowany i ciekawy odkryć, których będziemy w stanie dokonać dzięki tym danym.

Część większej wizji

Zespół Bioinformatyki łączy się bezpośrednio z nadrzędną misją Variant Bio polegającą na wykorzystaniu siły ludzkiej różnorodności genetycznej do opracowywania terapii ratujących życie poprzez tworzenie genetycznych „zestawów wywołań wariantów”, które są podstawą badań asocjacyjnych całego genomu (GWAS). Te GWAS z kolei leżą u podstaw tego, jak próbujemy powiązać geny z fenotypami, aby zrozumieć złożoną biologię chorób.

Aby utworzyć te zestawy wywołań, używamy kombinacji bezpośredniego wykrywania wariantów z danych sekwencjonowania i metody zwanej „imputacją”, która pozwala nam wywnioskować warianty, których nie mogliśmy z pewnością zaobserwować w danych sekwencjonowania. Korzystając z tego podejścia polegającego na sekwencjonowaniu całego genomu w połowie przejścia z imputacją, możemy obniżyć koszty sekwencjonowania i włączyć więcej uczestników do badania, co zwiększa moc dokonywania odpowiednich odkryć — i zwalnia budżet na prowadzenie większej liczby badań, zwiększając nasze szanse na rozwój życia- oszczędzanie środków terapeutycznych.

Chociaż nigdy nie wyobrażałem sobie, dokąd zaprowadzą mnie studia z bioinformatyki, nie mogłem być bardziej zadowolony z wyniku. Nie brakuje ekscytującej pracy, a nasz zespół odgrywa kluczową rolę w urzeczywistnianiu wizji Variant Bio.