由A * STAR新加坡基因組研究所(GIS)和生物信息學(xué)研究所(BII)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了SIFT 4G(基因組SIFT) - 一種可以加快基因組分析速度的軟件。這一發(fā)展發(fā)表在科學(xué)雜志“ 自然協(xié)議”上。通過(guò)允許科學(xué)家了解其潛在的生物學(xué)機(jī)制，基因組測(cè)序有助于提高人類(lèi)疾病的知識(shí)。它在全球推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)方面也至關(guān)重要，其中疾病或患者的遺傳特征可以改善臨床決策，以確定患者的預(yù)后和治療類(lèi)型，為改善醫(yī)療保健結(jié)果鋪平道路。

雖然技術(shù)進(jìn)步使得能夠生成關(guān)于人體和其他生物的大量數(shù)據(jù)，但科學(xué)界面臨的一個(gè)問(wèn)題是能夠很好地分析如此大量的數(shù)據(jù)?；谂c其前身相同的原理，SIFT 4G可以更高的速度準(zhǔn)備基因組的預(yù)測(cè)。一旦預(yù)測(cè)準(zhǔn)備就緒，它們就會(huì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以進(jìn)行基因組分析。使用圖形處理單元(GPU)代替中央處理單元(CPU)導(dǎo)致預(yù)測(cè)時(shí)間短得多，并且能夠?yàn)榇罅可飿?gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)。SIFT 4G已經(jīng)有超過(guò)200種生物的預(yù)測(cè)，從而為更大的研究社區(qū)服務(wù)。

雖然之前在10個(gè)CPU上花費(fèi)了25天來(lái)為SIFT預(yù)測(cè)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，但現(xiàn)在使用SIFT 4G在單個(gè)GPU上只需要三天。通過(guò)使用GPU而不是CPU，蛋白質(zhì)的處理時(shí)間從4.2分鐘大幅下降到2.6秒。一旦預(yù)測(cè)準(zhǔn)備就緒，研究人員可以使用該數(shù)據(jù)庫(kù)在短短五分鐘內(nèi)分析基因組。

基因組分析效率的提高將使研究界能夠推動(dòng)科學(xué)發(fā)展，開(kāi)發(fā)有益于人類(lèi)健康的技術(shù)。BII和GIS開(kāi)發(fā)的生物信息學(xué)和基因組學(xué)能力使兩個(gè)研究所在快速準(zhǔn)確地解釋生物學(xué)數(shù)據(jù)以理解基因功能，它們的相互作用和疾病發(fā)展方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

除了改善醫(yī)療保健結(jié)果的明顯好處之外，基因組測(cè)序還帶來(lái)了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域和基礎(chǔ)研究方面的重大進(jìn)展。對(duì)同一生物的不同品種或品系進(jìn)行測(cè)序可以了解其可觀察特征的遺傳基礎(chǔ)。

例如，對(duì)3,000多個(gè)水稻基因組進(jìn)行測(cè)序，以解釋作為耐寒性和谷粒質(zhì)量等特征的遺傳多樣性。這些類(lèi)型的調(diào)查可以產(chǎn)生巨大的影響，導(dǎo)致一些人估計(jì)農(nóng)業(yè)和其他工業(yè)應(yīng)用中的測(cè)序市場(chǎng)價(jià)值超過(guò)70億新元。基礎(chǔ)研究也受益于基因組測(cè)序的興起; 例如，果蠅基因組的序列已被應(yīng)用于更好地理解進(jìn)化過(guò)程的基本原理。

該研究的高級(jí)通訊作者，地理信息系統(tǒng)博士Pauline Ng在15年前與Fred Hutchinson癌癥研究中心(FHCRC)一起創(chuàng)建了SIFT算法的SIFT算法，Steven Henikoff教授和Jorja Henikoff教授SIFT 4G可以提供。

Ng博士說(shuō)：“我很高興SIFT 4G可以讓研究人員更快地發(fā)現(xiàn)他們所選擇的生物體中的突變。任何正在研究生物體(其基因組已被測(cè)序)的遺傳變異的研究人員現(xiàn)在可以表征他們的錯(cuò)義突變使用SIFT 4G。它擴(kuò)展了許多基因組的功能，現(xiàn)在全球的研究人員可以將其用作各種項(xiàng)目的資源。“

BII執(zhí)行主任Frank Eisenhaber博士說(shuō)：“新的算法和處理器架構(gòu)對(duì)于應(yīng)對(duì)生物數(shù)據(jù)庫(kù)中收集的大量數(shù)據(jù)至關(guān)重要，這些數(shù)據(jù)往往超過(guò)了計(jì)算機(jī)性能的進(jìn)步。這只是生物信息學(xué)和計(jì)算方法的一種方式。生物學(xué)可以用來(lái)促進(jìn)對(duì)生物過(guò)程的研究和理解。“

GIS執(zhí)行董事Ng Huck Hui教授說(shuō)：“時(shí)間是至關(guān)重要的，特別是在研究領(lǐng)域時(shí)，尤其如此。為了跟上不斷發(fā)展的醫(yī)療保健和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，我們必須能夠迅速適應(yīng); SIFT 4G是我們這樣做的有力工具。它將加快基因組分析所需的時(shí)間，并且只會(huì)使研究界和公眾受益。“