MetaGraph:DNA搜索引擎的重大突破,助力生命科学研究
AI导读:
瑞士苏黎世联邦理工学院科学家开发出MetaGraph DNA搜索引擎,能快速高效检索公共生物学数据库信息,为生命科学研究提供强大工具,构建生命全谱系索引,展现强大分析效率。
瑞士苏黎世联邦理工学院科学家在最新一期《自然》杂志上发表论文称,他们开发出一款名为MetaGraph的DNA搜索引擎,能快速、高效地检索公共生物学数据库中的海量信息,为研究生命科学提供了强大的专业工具,成为生物学研究领域的重大突破。
MetaGraph的研发,源于科学界对日益庞大的基因测序数据“用不好、找不着”的现实困境。过去几十年来,各类生物学数据库规模呈爆炸式增长,然而原始测序数据往往碎片化、噪声多、体量庞大,科学家难以直接从中高效提取有用信息,而MetaGraph的出现则解决了这一难题。
MetaGraph的核心突破在于采用数学中的“图结构”,将相互重叠的DNA片段智能联结。其原理类似于图书索引中将含有相同关键词的句子关联起来,形成知识网络。研究团队整合了7个公共资助数据库,构建出一个跨越病毒、细菌、真菌、植物、动物乃至人类的生命全谱系索引。该索引共涵盖1880万个独特的DNA与RNA序列集,以及2100亿个氨基酸序列集,为生物学研究提供了丰富资源。
基于这一庞大索引,团队开发出了可直接通过文本提示检索原始数据档案的搜索引擎。团队表示,这是一种与生物学数据交互的全新方式——数据被高度压缩,却可随时调取。MetaGraph使研究人员能直接对“序列读取档案”(SRA)等存储库提出生物学问题,该数据库本身包含超过1亿个DNA字母,极大地提高了研究效率。
为验证其实用性,团队利用MetaGraph扫描了24万多个人类肠道微生物组样本,搜寻抗生素耐药性的遗传标记。仅用一台高性能计算机,约一小时便得出结果,展现出强大的分析效率,为生物学研究带来了新的希望。
法国巴斯德研究所生物计算专家拉扬·希基评价称,这是一项“重大突破”,为分析DNA、RNA及蛋白质序列等原始生物学数据设立了新标准。
(文章来源:科技日报)
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