Die Stanford University nutzt KI-Computing, um die DNA-Sequenzierung auf fünf Stunden zu verkürzen
Die Beschleunigung des Genomsequenzierungsprozesses hat dem Projekt einen Guinness-Weltrekord-Titel eingebracht.
Ein Forschungsteam unter der Leitung der Stanford University hat einen neuen Guinness-Weltrekord für die schnellste DNA-Sequenzierungstechnik aufgestellt, bei der KI-Computing zur Beschleunigung des Arbeitsablaufs eingesetzt wird.
Die Forschung unter der Leitung von Dr. Euan Ashley, Professor für Medizin, Genetik und biomedizinische Datenwissenschaft an der Stanford School of Medicine, in Zusammenarbeit mit Nvidia, Oxford Nanopore Technologies, Google, Baylor College of Medicine und der University of California erreichte eine Sequenzierung in nur fünf Stunden und zwei Minuten.
Die Studie, die im New England Journal of Medicine veröffentlicht wurde, beinhaltete die Beschleunigung jedes Schritts des Arbeitsablaufs bei der Genomsequenzierung durch den Einsatz neuer Technologien. Dazu gehörte die Verwendung von Nanoporen-Sequenzierung auf den PromethION-Flusszellen von Oxford Nanopore, um mehr als 100 Gigabasen an Daten pro Stunde zu generieren, und Nvidia-GPUs in der Google Cloud, um die Prozesse für Basisaufrufe und Variantenaufrufe zu beschleunigen.
"Wir mussten unsere Datenpipelines und Speichersysteme komplett überdenken und überarbeiten", so Ashley.
Die Forscher verließen sich auch auf das Nvidia Clara Parabricks Computational Genomics Application Framework, um die Genomdiagnose zu beschleunigen.
"Es war einfach einer dieser erstaunlichen Momente, in denen plötzlich die richtigen Leute zusammenkamen, um etwas Erstaunliches zu erreichen", sagte Ashley. "Es fühlte sich wirklich so an, als würden wir uns einer neuen Grenze nähern."
Für die Studie testete das Team die beschleunigte Genomsequenzierungstechnik an nicht diagnostizierten Patienten auf den Intensivstationen der Stanford-Krankenhäuser. Insgesamt wurden 12 Patienten aufgenommen, deren Genome sequenziert wurden. Von der Gesamtzahl erhielten fünf Patienten eine schnelle Rückgabe ihrer genetischen Diagnose. In einem der Fälle dauerte es nur fünf Stunden und zwei Minuten.
Die Forscher glauben, dass eine Verkürzung der DNA-Sequenzierungszeit bedeuten würde, dass Ärzte Patienten schneller diagnostizieren und maßgeschneiderte Behandlungen anbieten können. Der bisherige Guinness-Weltrekord für DNA-Sequenzierung lag bei 14 Stunden, gehalten vom Rady Children's Institute.
Das Team versucht nun, die Zeit noch weiter zu verkürzen, da sie sich noch einmal halbieren lässt.
"Ich denke, wir können es noch einmal halbieren", sagte Ashley. "Wenn wir dazu in der Lage sind, sprechen wir davon, dass wir vor dem Ende einer Krankenhausvisite eine Antwort erhalten können. Das ist ein dramatischer Sprung."
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