Научный редактор «Популярная механика» Роман Фишман предположил, что алгоритм MetaFast российских ученых станет новым скачком для развития медицины, как иммунизация и доказательная медицина в свое время увеличили продолжительность жизни и улучшили состояние здоровья населения.
В чем заключаются особенности алгоритма MetaFast?
Особенности метода, разработанного российскими учеными, заключается в высокой производительности и выделении компонентов организмов, которые можно использовать в качестве признаков для исследований сред, которые еще мало изучены. Также он не требует референса, в отличие от некоторых других методов, которые сегодня используются для решения аналогичных задач.
На сегодня существуют такие подходы и методы изучения различных сред обитания организмов:
- Reference-based - осуществляется выравнивание на каталог известных геномов.
- Assembly-based Metavelvet, Meta-IDBA, Ray, MetAmos, crAss – выполняется сборка и потом уже анализ.
- Composition-based – анализ k-мерного спектра, нейронные сети, Марковские модели и т.д.
- K-mer binning – AbundanceBin, CompoctBin, MaxBin, MetaCluster.
- Проводился целый ряд экспериментов, среди которых проверялись искусственные метагеномы и клетки микробиоты кишечника.
- Выполнялось сравнение по таксонометрическому составу с расстоянием и сличение с совместной сборкой
- Кроме этого, исследовались метагеномы микробных сообществ в подземной шахте.
Каковы результаты проведенных исследований?
Результаты исследований позволили получить новый материал для доработки эксперимента в подземной шахте и продолжить анализ стратегий по выделению компонентов метагеномов.
Ученые рассчитывают на то, что новый метод сможет быстрее и точнее получить ответы на вопросы о метагеномах, чем существующие разработки.
Новый протокол исследования метагенома предполагает существенное снижение затрат за счет объединения нескольких ПЦР перед их дальнейшей обработкой. Кроме этого, стоимость проекта снижается за счет более высокого класса мультиплексирования.
Как рассказал Дмитрий Алексеев, заведующий лабораторией сложных биологических систем МФТИ, инструмент MetaFast выполняет одновременно две задачи: собирает все возможные генетические последовательности, выделяя их из геномных прочтений, и выделяет закономерности, отличающие одного пациента от другого. Таким образом, даже если это будет неизученный на сегодня материал – ученые смогут получить информацию и продемонстрировать необходимые результаты для решения задачи. Программа даже в среде с большим количеством вирусом сумела найти и собрать единичные экземпляры ДНК.
На чем будут основываться новые методы лечения?
Новые методы лечения будут основываться на том, что перед созданием и назначением схемы лечения заболевания, будут определяться конкретные микроорганизмы, ответственные за возникновение и развитие недуга.
Руководитель исследования также сказал: «Оперируя результатами работы программы, биологи могут сделать выводы о том, в каком направлении двигаться, поскольку алгоритм позволяет исследовать среды, о которых мы еще ничего не знаем».
Разработка средств персонализированной медицины действительно получила новый ключ? Время покажет, российские исследователи очень вдохновлены полученным результатом.
