新软件可以帮助改善Cell-Authentication

在科幻电影《千钧一发,游客只有明确安全如果血液测试和读出他们的基因档案匹配样品文件。现在,廉价的DNA测序和定制软件可以实时DNA-authentication成为现实。

哥伦比亚大学和纽约基因组中心的研究人员已经开发出一种方法来快速、准确地识别和细胞系的DNA。这项技术可以有多个应用程序,从识别受害者大规模灾害分析犯罪现场。但其最直接的使用可能是标志贴错了标签,或污染细胞系在癌症实验中,一个主要原因,研究后失效。

“我们的方法开辟了新的方法使用现成的技术来造福社会,”说,该研究的资深作者Yaniv Erlich设计,哥伦比亚工程,计算机科学教授在NYGC兼职核心成员,哥伦比亚的数据科学研究所的一员。“我们特别兴奋的潜力提高cell-authentication癌症研究和加快新发现的潜在治疗方法。”

软件被设计为运行的奴才,信用卡大小的乐器,在DNA链通过其微观孔隙和读取的核苷酸序列,或DNA字母a、T、C、g设备使研究人员研究细菌和病毒,但其高错误率和大型测序缺口,直到现在,限制它的使用对人类细胞的数十亿的核苷酸。

在一个创新的两步过程中,研究者轮廓的新方法使用1000美元的奴才和丰富的人类遗传数据现在在线验证人的身份和细胞的DNA与近乎完美的准确性。首先,他们使用的奴才DNA序列的随机字符串,从他们选择个体变异,核苷酸,因人而异,让他们独一无二的。然后,他们使用贝叶斯算法的随机比较这种混合变异与相应的变体在其他基因档案文件。每次反复核对,该算法更新的可能性找到一个匹配,快速缩小搜索。

测试表明该方法可以验证一个人的身份反复核查60至300个变异后,研究人员报告。几分钟后,它研究的主要作者的身份验证,苏菲Zaaijer,前NYGC现在康奈尔大学的博士后研究员科技。

为此,奴才匹配Zaaijer读出的基因组,从脸颊细胞样本,与参考概要文件存储在公共数据库31000个基因组中,DNA.land。Erlich设计的身份验证了相同的方式,初始排序由哥伦比亚无处不在的基因组学班的学生在2015年他和Zaaijer教。

他们叫他们鉴定技术“奴才素描”Zaaijer比较大脑的能力使一只鸟从几告诉特性抽象毕加索线描。奴才的遗传细胞样品的“素描”相比,越来越多的数据库草图同样不完整的基因档案由家庭dna测试套件像23 andme和捐赠给科学的消费者。

“使用我们的方法,一个只需要几个DNA读来推断匹配数据库中的一个人,“Zaaijer说。

最有希望用于“奴才素描”可以作为一种廉价cell-authentication工具在实验研究中,科学家说熟悉其功能。在这项研究中,研究人员快速匹配的白血病细胞测序的奴才与引用文件在癌症细胞系百科全书数据库,他们报告。当他们试着用其他文化污染的细胞,它正确地拒绝了匹配如果污染水平上涨25%以上。

误诊或污染细胞系的使用在医学研究被指责为多达三分之一的约280亿美元每年花在研究不能被复制,根据最近的一项研究。在2014年发表的一篇文章中在科学、医学科学研究所的主任,Jon Lorsch呼吁新政策和技术来解决这一问题。

缺乏所需的昂贵的机械来验证自己的细胞系,大多数研究者跳过验证或运送他们的文化专业实验室能够延迟重要的发现和治疗。如果有一个简单的选择,大多数研究人员将会使用它,纳威娜说核心教员NYGC纽约大学生物学系助理教授致力于皮肤和肺癌细胞系,并没有参与这项研究。

“没有人愿意浪费时间和试剂在错误的细胞,”他说。“在正确的价格,每个实验室都采用这个。”

研究的合著者艾瑟夫巴德戈登NYGC;尔在哥伦比亚大学工程和丹尼尔NYGC;罗伯特Piccone在哥伦比亚的数据科学研究所和西蒙Cornelis Groen,纽约大学中心的基因组学和系统生物学。

这篇文章被转载材料所提供的哥伦比亚大学。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:

Zaaijer, S。戈登,。尔,D。Piccone, R。Groen, s . C。y &埃利希(2017)。人类使用便携式DNA测序样品的快速鉴定。ELife 6。doi: 10.7554 / elife.27798