Sumber : Columbia University School of Engineering and Applied Science
Dalam film fiksi ilmiah Gattaca, pengunjung dapat melewati pengamanan jika dalam samlpe darah sesuai dengan yang ia miliki. Sekarang software dapat membuat otentikasi DNA real-time menjadi kenyataan.
Periset di Columbia University dan New York Genome Center telah mengembangkan metode untuk mengidentifikasi orang dan sel dengan cepat dan akurat dari DNA mereka. Teknologi ini bisa memiliki banyak aplikasi, mulai dari mengidentifikasi korban dalam bencana massal hingga menganalisa TKP. Tapi penggunaannya yang paling cepat adalah memberi tanda pada label yang salah atau jalur sel yang terkontaminasi pada percobaan kanker, alasan utama mengapa penelitian kemudian tidak berlaku lagi. Penemuan ini dijelaskan dalam edisi terbaru eLife.
"Metode kami membuka cara baru untuk menggunakan teknologi off-the-shelf untuk memberi manfaat bagi masyarakat," kata penulis senior studi tersebut, Yaniv Erlich, seorang profesor ilmu komputer di Columbia Engineering, anggota inti tambahan di NYGC, dan anggota Columbia's Data Science Lembaga. "Kami sangat senang dengan potensi untuk memperbaiki otentikasi sel dalam penelitian kanker dan berpotensi mempercepat penemuan pengobatan baru."
Perangkat lunak ini dirancang untuk berjalan di Minion, instrumen seukuran kartu kredit yang menarik untaian DNA melalui pori mikroskopisnya dan membaca urutan nukleotida, atau huruf DNA A, T, C, G. Perangkat ini memiliki memungkinkan para periset untuk mempelajari bakteri dan virus di lapangan, namun kerahasiaan tingkat kesalahan dan kerahasiaannya yang tinggi, sampai saat ini, membatasi penggunaannya pada sel manusia dengan milyaran nukleotida mereka.
Dalam proses dua tahap yang inovatif, para peneliti menguraikan cara baru untuk menggunakan $ 1.000 Minion dan kelimpahan data genetik manusia yang sekarang online untuk memvalidasi identitas orang dan sel dengan DNA mereka dengan akurasi yang hampir sempurna. Pertama, mereka menggunakan MinION untuk mengurutkan string acak DNA, darimana mereka memilih varian individu, yaitu nukleotida yang bervariasi dari orang ke orang dan membuatnya unik. Kemudian, mereka menggunakan algoritma Bayesian untuk membandingkan varian campuran ini secara acak dengan varian yang sesuai pada profil genetik lainnya yang ada dalam arsip. Dengan setiap pemeriksaan silang, algoritma memperbarui kemungkinan menemukan kecocokan, dengan cepat mempersempit pencarian.
Pengujian menunjukkan bahwa metode tersebut dapat memvalidasi identitas individu setelah melakukan pengecekan silang antara 60 dan 300 varian, lapor para peneliti. Dalam beberapa menit, ini membuktikan identitas penulis utama studi tersebut, Sophie Zaaijer, mantan anggota NYGC dan sekarang menjadi peneliti postdoctoral di Cornell Tech.
Untuk melakukan ini, Minion cocok dengan pembacaan genom Zaaijer, dikumpulkan dari sampel sel pipi, dengan referensi yang tersimpan di antara 31.000 genom lainnya di database publik, DNA.land. Identitas Erlich diverifikasi dengan cara yang sama, dengan sekuensing awal yang dilakukan oleh siswa Columbia di kelas Genomik Ubiquitous yang dia dan Zaaijer ajarkan pada tahun 2015.
Mereka menyebut teknik identifikasi ulang mereka 'Minion sketsa' yang Zaaijer bandingkan dengan kemampuan otak untuk membuat burung dari beberapa fitur yang menceritakan gambar Picasso yang abstrak. Sketsa genetik Minion dari sampel sel dibandingkan dengan database sketsa yang berkembang - profil genetik yang sama tidak lengkap yang diproduksi oleh alat uji DNA rumahan seperti 23danMe dan disumbangkan ke sains oleh konsumen.
"Dengan menggunakan metode kami, kita hanya perlu beberapa DNA dibaca untuk menyimpulkan kecocokan seseorang dengan database," kata Zaaijer.
Penggunaan yang paling menjanjikan untuk 'sketsa Minion' mungkin sebagai alat otentikasi sel yang murah dalam penelitian eksperimental, kata ilmuwan yang mengetahui kemampuannya. Dalam penelitian tersebut, para peneliti dengan cepat mencocokkan strain sel leukemia yang diurutkan oleh Minion melawan file referensi di database Cell Cell Line Encyclopedia, lapor mereka. Ketika mereka mencoba mencemari sel-sel dengan budaya lain, ia dengan benar menolak sebuah pertandingan jika tingkat kontaminasi naik di atas 25 persen.
Penggunaan jalur sel yang salah atau terkontaminasi dalam penelitian medis disalahkan sebanyak sepertiga dari perkiraan $ 28 miliar yang dikeluarkan setiap tahun untuk studi yang tidak dapat direplikasi, menurut sebuah penelitian baru-baru ini. Dalam esai tahun 2014 di Science, direktur National Institute of General Medical Sciences, Jon Lorsch, meminta kebijakan dan teknologi baru untuk mengatasi masalah tersebut.
Karena kekurangan mesin mahal yang dibutuhkan untuk memvalidasi jalur sel mereka sendiri, kebanyakan peneliti melewatkan validasi atau mengirimkan budaya mereka ke laboratorium khusus yang dapat menunda temuan dan perawatan penting. Jika tersedia alternatif yang lebih mudah, kebanyakan peneliti akan menggunakannya, kata Neville Sanjana, anggota fakultas inti di NYGC dan asisten profesor di Departemen Biologi NYU yang bekerja pada jalur sel kanker kulit dan paru-paru dan tidak terlibat dalam penelitian ini.
"Tidak ada yang mau membuang waktu dan reagen bekerja pada sel yang salah," katanya. "Dengan harga yang tepat, setiap lab akan mengadopsi ini."
Coauthors dari penelitian ini adalah Assaf Gordon di NYGC; Daniel Speyer di Columbia Engineering dan NYGC; Robert Piccone di Columbia's Data Science Institute dan Simon Cornelis Groen, di NYU Center for Genomics and Systems Biology.
 |
| Software DNA |
Software terbaru yang dapat memverifikasi identitas menggunakan DNA dalam hitungan menit
Dalam film fiksi ilmiah Gattaca, pengunjung dapat melewati pengamanan jika dalam samlpe darah sesuai dengan yang ia miliki. Sekarang software dapat membuat otentikasi DNA real-time menjadi kenyataan.
Periset di Columbia University dan New York Genome Center telah mengembangkan metode untuk mengidentifikasi orang dan sel dengan cepat dan akurat dari DNA mereka. Teknologi ini bisa memiliki banyak aplikasi, mulai dari mengidentifikasi korban dalam bencana massal hingga menganalisa TKP. Tapi penggunaannya yang paling cepat adalah memberi tanda pada label yang salah atau jalur sel yang terkontaminasi pada percobaan kanker, alasan utama mengapa penelitian kemudian tidak berlaku lagi. Penemuan ini dijelaskan dalam edisi terbaru eLife.
"Metode kami membuka cara baru untuk menggunakan teknologi off-the-shelf untuk memberi manfaat bagi masyarakat," kata penulis senior studi tersebut, Yaniv Erlich, seorang profesor ilmu komputer di Columbia Engineering, anggota inti tambahan di NYGC, dan anggota Columbia's Data Science Lembaga. "Kami sangat senang dengan potensi untuk memperbaiki otentikasi sel dalam penelitian kanker dan berpotensi mempercepat penemuan pengobatan baru."
Perangkat lunak ini dirancang untuk berjalan di Minion, instrumen seukuran kartu kredit yang menarik untaian DNA melalui pori mikroskopisnya dan membaca urutan nukleotida, atau huruf DNA A, T, C, G. Perangkat ini memiliki memungkinkan para periset untuk mempelajari bakteri dan virus di lapangan, namun kerahasiaan tingkat kesalahan dan kerahasiaannya yang tinggi, sampai saat ini, membatasi penggunaannya pada sel manusia dengan milyaran nukleotida mereka.
Dalam proses dua tahap yang inovatif, para peneliti menguraikan cara baru untuk menggunakan $ 1.000 Minion dan kelimpahan data genetik manusia yang sekarang online untuk memvalidasi identitas orang dan sel dengan DNA mereka dengan akurasi yang hampir sempurna. Pertama, mereka menggunakan MinION untuk mengurutkan string acak DNA, darimana mereka memilih varian individu, yaitu nukleotida yang bervariasi dari orang ke orang dan membuatnya unik. Kemudian, mereka menggunakan algoritma Bayesian untuk membandingkan varian campuran ini secara acak dengan varian yang sesuai pada profil genetik lainnya yang ada dalam arsip. Dengan setiap pemeriksaan silang, algoritma memperbarui kemungkinan menemukan kecocokan, dengan cepat mempersempit pencarian.
Pengujian menunjukkan bahwa metode tersebut dapat memvalidasi identitas individu setelah melakukan pengecekan silang antara 60 dan 300 varian, lapor para peneliti. Dalam beberapa menit, ini membuktikan identitas penulis utama studi tersebut, Sophie Zaaijer, mantan anggota NYGC dan sekarang menjadi peneliti postdoctoral di Cornell Tech.
Untuk melakukan ini, Minion cocok dengan pembacaan genom Zaaijer, dikumpulkan dari sampel sel pipi, dengan referensi yang tersimpan di antara 31.000 genom lainnya di database publik, DNA.land. Identitas Erlich diverifikasi dengan cara yang sama, dengan sekuensing awal yang dilakukan oleh siswa Columbia di kelas Genomik Ubiquitous yang dia dan Zaaijer ajarkan pada tahun 2015.
Mereka menyebut teknik identifikasi ulang mereka 'Minion sketsa' yang Zaaijer bandingkan dengan kemampuan otak untuk membuat burung dari beberapa fitur yang menceritakan gambar Picasso yang abstrak. Sketsa genetik Minion dari sampel sel dibandingkan dengan database sketsa yang berkembang - profil genetik yang sama tidak lengkap yang diproduksi oleh alat uji DNA rumahan seperti 23danMe dan disumbangkan ke sains oleh konsumen.
"Dengan menggunakan metode kami, kita hanya perlu beberapa DNA dibaca untuk menyimpulkan kecocokan seseorang dengan database," kata Zaaijer.
Penggunaan yang paling menjanjikan untuk 'sketsa Minion' mungkin sebagai alat otentikasi sel yang murah dalam penelitian eksperimental, kata ilmuwan yang mengetahui kemampuannya. Dalam penelitian tersebut, para peneliti dengan cepat mencocokkan strain sel leukemia yang diurutkan oleh Minion melawan file referensi di database Cell Cell Line Encyclopedia, lapor mereka. Ketika mereka mencoba mencemari sel-sel dengan budaya lain, ia dengan benar menolak sebuah pertandingan jika tingkat kontaminasi naik di atas 25 persen.
Penggunaan jalur sel yang salah atau terkontaminasi dalam penelitian medis disalahkan sebanyak sepertiga dari perkiraan $ 28 miliar yang dikeluarkan setiap tahun untuk studi yang tidak dapat direplikasi, menurut sebuah penelitian baru-baru ini. Dalam esai tahun 2014 di Science, direktur National Institute of General Medical Sciences, Jon Lorsch, meminta kebijakan dan teknologi baru untuk mengatasi masalah tersebut.
Karena kekurangan mesin mahal yang dibutuhkan untuk memvalidasi jalur sel mereka sendiri, kebanyakan peneliti melewatkan validasi atau mengirimkan budaya mereka ke laboratorium khusus yang dapat menunda temuan dan perawatan penting. Jika tersedia alternatif yang lebih mudah, kebanyakan peneliti akan menggunakannya, kata Neville Sanjana, anggota fakultas inti di NYGC dan asisten profesor di Departemen Biologi NYU yang bekerja pada jalur sel kanker kulit dan paru-paru dan tidak terlibat dalam penelitian ini.
"Tidak ada yang mau membuang waktu dan reagen bekerja pada sel yang salah," katanya. "Dengan harga yang tepat, setiap lab akan mengadopsi ini."
Coauthors dari penelitian ini adalah Assaf Gordon di NYGC; Daniel Speyer di Columbia Engineering dan NYGC; Robert Piccone di Columbia's Data Science Institute dan Simon Cornelis Groen, di NYU Center for Genomics and Systems Biology.
No comments:
Post a Comment