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Open Science Prize用于跟踪病毒爆发的软件工具

经过三轮竞赛 - 其中一场涉及公众投票 - 由弗雷德哈钦森癌症研究中心和巴塞尔大学的研究人员开发的软件工具,用于实时追踪寨卡,埃博拉和其他病毒性疾病的爆发,赢得了第一次国际开放科学奖。Fred Hutch进化生物学家Trevor Bedford博士和瑞士巴塞尔Biozentum分子生命研究中心的物理学家和计算生物学家Richard Neher博士设计了一个名为nextstrain的原型,用于分析和跟踪埃博拉病毒和寨卡病毒爆发期间的基因突变。使用Bedford和Neher构建的平台,任何人都可以从公共访问代码共享站点GitHub下载源代码,运行他们通过管道进行的爆发的基因测序数据并构建显示系统发育树或遗传的网页贝德福德说,爆发的历史,在几分钟内爆发。

Open Science Prize用于跟踪病毒爆发的软件工具

他和Neher设想该工具适用于任何病毒 - 他们将应用其三个赞助商,美国国立卫生研究院,英国慈善基金会Wellcome Trust和美国霍华德今天宣布的230,000美元奖金的目标。休斯医学院。“每个人都在进行测序,但是大多数人都无法像他们想要的那样快速分析他们的序列,”贝德福德说。“我们正在努力填补这一空白,以便世界卫生组织或美国疾病控制和预防中心 - 或任何人 - 可以拥有更好的分析工具来完成他们的工作。我们希望能够获得我们的软件很多人的手。“

目前,该工具易于使用Zika和Ebola。(研究人员还建立了一个名为nextflu的独立平台用于流感。)但是,将平台用于其他病原体仍然需要相当多的工作和技术技能,因此贝德福德正在与一个网络开发人员合作“让那个栏落下来,这样就可以了更容易将其用于其他事情。“

通过降低技术标准,他和Neher希望推动研究人员克服另一个障碍:长期不愿共享数据。这也是开放科学奖的目标。

Nextstrain“是开放科学的典范,将通过跟踪病毒病原体对公共健康产生巨大影响,”领导惠康公开研究工作的罗伯特凯利在一份声明中说。所有开放科学奖的参赛者“都证明了数据和代码对所有人开放时的可能性,”他说。

贝德福德和尼尔是五月入选的六支入围团队之一,共有96个参赛者,代表450个创新者和45个国家。1月,公众投票(准确地说,来自76个国家的3,730票)将该领域缩小到3个。贝德福德称赞两名亚军队员都做了“非常出色的工作”。MyGene2旨在帮助罕见疾病患者与全球其他家庭,临床医生和研究人员分享健康和遗传信息。OpenTrialsFDA旨在更容易地从联邦食品和药物管理局报告但未在学术期刊上发表的临床试验中查找信息。

对于它的所有尖端技术,nextstrain,获胜项目,属于使用数据可视化来理解和干预爆发的悠久传统,可追溯到1854年伦敦霍乱爆发。当时,霍乱是一种传染性的,通常是致命的肠道疾病,被认为是由“m气”或难闻的空气传播的。约翰斯诺博士,“现代流行病学之父”,研究疾病的原因和模式,怀疑这种疾病是由受污染的水传播的。他绘制了公共井场和霍乱病例的地图,并注意到病例聚集在一个特定的井周围。

贝德福德说,这张地图干预了Broad Street水泵的把手 - 显而易见。

他说:“我们在下一步做的事情就是在这个传统中。” “现在它更多的是”现在投射“,但我们真的希望能够实时预测流行病的情况。”

像Bedford和Neher这样的进化和计算生物学家是开放科学运动的先锋。一个原因是他们的领域是最关注爆发的领域,等待发布可能会产生致命的后果。

在疾病爆发期间实时跟踪基因突变有助于科学家们辨别是什么使病毒如此严重,并告知公共卫生工作,以遏制它们。能够做到这一点取决于研究人员公开分享基因测序数据,这并不是所有科学家在竞争激烈的世界中所拥有的,研究人员急于在着名的期刊上发表文章,并对发现进行宣传。

埃博拉的经验教训

当贝德福德在密歇根大学做博士后研究时,下一个种子萌芽了。他使用截至2010年的数据发表了一篇关于流感迁移的论文。他发现自己认为,随着新数据的出现,分析无法更新,真可惜。但是,一篇论文已经发表的事实阻碍了任何人只需对数据进行一次小的更新来撰写新论文。

从那种沮丧中,nextflu诞生了。而nextflu导致了下一个目标。

2013 - 2016年西非埃博拉疫情的破坏使该项目紧迫起来。在疫情爆发的早期阶段,研究人员对患者的埃博拉病毒基因组进行了测序,并立即将其上传到公共数据库GenBank,导致各领域专家的合作激增。随着流行病的展开,收集共享的,公开可用的数据有助于回答至关重要的问题。它增加了确认,爆发是由人与人之间的接触,而不是与蝙蝠或其他动物携带者接触,建议可能的传播途径,并揭示病毒突变发生的位置和速度 - 所有信息至关重要公共卫生和医疗干预。

即使共享数据,速度也是应对爆发的一切,因此任何加速数据分析的工具都有助于实现这一目标。

但研究人员表示,尽管应对埃博拉疫情的先例,研究人员表示,最近巴西,中美洲和加勒比地区最近的危机中,研究人员共享寨卡病毒基因组序列。

“对于寨卡来说,我没有看到同样的事情,”贝德福德实验室的博士后研究员Gytis Dudas博士说,他参与了许多埃博拉分析。Dudas说,在某种程度上,寨卡病毒比埃博拉病毒更难排序,使得研究人员更有可能保护他们罕见的出版物序列。

贝德福德说,这是“悲剧”,即使他理解学术生涯依赖于出版。

“我们的想法是,这个下一个平台将为分享数据提供一些中立的基础,”贝德福德说。“我们不是想制作一张华而不实的论文。我们只是希望[数据]在网站上,这样人们就可以看到最新的东西,并做一些不受出版实践阻碍的分析。这种简单的序列共享在爆发期间,如果你能够稍微推动[科学]社区,你可以在帮助应对流行病方面产生一些现实影响。“

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