在科幻電影Gattaca中，如果血液測試和他們的基因譜的讀數(shù)與存檔的樣本匹配，訪客只能清楚安全?，F(xiàn)在，便宜的DNA測序儀和定制軟件可以使實時DNA認(rèn)證成為現(xiàn)實。

哥倫比亞大學(xué)和紐約基因組中心的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種方法，可以快速準(zhǔn)確地從DNA中鑒定人和細(xì)胞系。該技術(shù)可以有多種應(yīng)用，從識別大規(guī)模災(zāi)難中的受害者到分析犯罪現(xiàn)場。但其最直接的用途可能是在癌癥實驗中標(biāo)記錯誤標(biāo)記或污染的細(xì)胞系，這是研究后來失效的一個主要原因。這一發(fā)現(xiàn)在最新一期的eLife中有所描述。

“我們的方法開辟了利用現(xiàn)成技術(shù)造福社會的新方法，”該研究的資深作者Yaniv Erlich說道，他是哥倫比亞工程公司的計算機科學(xué)教授，NYGC的兼職核心成員，也是哥倫比亞大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)的成員。研究所。“我們對改善癌癥研究中細(xì)胞認(rèn)證的潛力感到特別興奮，并有可能加速新療法的發(fā)現(xiàn)。”

該軟件設(shè)計用于MinION，這是一種信用卡大小的儀器，通過其微孔吸收DNA鏈并讀出核苷酸序列，或DNA字母A，T，C，G。研究人員有可能在該領(lǐng)域研究細(xì)菌和病毒，但其高錯誤率和大的測序間隙迄今為止限制了其在數(shù)十億核苷酸上對人體細(xì)胞的使用。

在一個創(chuàng)新的兩步過程中，研究人員概述了一種新方法，即使用1000美元的Minions和豐富的人類基因數(shù)據(jù)，現(xiàn)在可以通過DNA以近乎完美的準(zhǔn)確度驗證人和細(xì)胞的身份。首先，他們使用MinION對隨機DNA序列進(jìn)行測序，從中選擇單個變體，這些變體是人與人之間不同的核苷酸，并使其獨特。然后，他們使用貝葉斯算法隨機比較這種變體的混合與其他遺傳譜中的相應(yīng)變體。通過每次交叉檢查，算法更新找到匹配的可能性，從而快速縮小搜索范圍。

研究人員報告說，測試表明該方法可以在交叉檢查60到300個變種后驗證個體的身份。幾分鐘之內(nèi)，它驗證了該研究的主要作者Sophie Zaaijer的身份，他是NYGC的前成員，現(xiàn)在是Cornell Tech的博士后研究員。

為此，MinION與Zaaijer基因組的讀數(shù)相匹配，該基因組從頰細(xì)胞樣本中收集，參考文獻(xiàn)存儲在公共數(shù)據(jù)庫DNA.land的31,000個其他基因組中。Erlich的身份也以同樣的方式得到驗證，哥倫比亞學(xué)生在Ubiquitous Genomics課程中完成了初始測序，他和Zaaijer在2015年教授過。

他們將他們的重新識別技術(shù)稱為“Minion草圖”，Zaaijer將其與大腦在抽象的畢加索線條畫中從一些告知特征中制作出鳥類的能力進(jìn)行比較。將細(xì)胞樣本的MinION遺傳“草圖”與不斷增長的草圖數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較 - 類似于家庭DNA檢測試劑盒(如23andMe)生成的不完整遺傳圖譜，并由消費者捐贈給科學(xué)。

Zaaijer說：“使用我們的方法，只需要少量DNA讀取來推斷數(shù)據(jù)庫中個體的匹配。”

熟悉其能力的科學(xué)家表示，“Minion草圖繪制”最有希望的用途可能是作為實驗研究中廉價的細(xì)胞認(rèn)證工具。他們報告說，在這項研究中，研究人員迅速將MinION測序的白血病細(xì)胞株與癌癥細(xì)胞系百科全書數(shù)據(jù)庫中的參考文件進(jìn)行了對比。當(dāng)他們嘗試用其他培養(yǎng)物污染細(xì)胞時，如果污染水平超過25%，它就會正確拒絕匹配。

根據(jù)最近的一項研究，在醫(yī)學(xué)研究中使用錯誤識別或污染的細(xì)胞系被歸咎于估計每年花費280億美元用于無法復(fù)制的研究中的三分之一。在2014年的一篇科學(xué)論文中，國家普通醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所的主任Jon Lorsch呼吁制定新的政策和技術(shù)來解決這個問題。

由于缺乏自行驗證細(xì)胞系所需的昂貴機器，大多數(shù)研究人員要么跳過驗證，要么將其培養(yǎng)物運送到專門的實驗室，這可能會延誤重要的發(fā)現(xiàn)和治療。NYVC的核心教員，紐約大學(xué)生物系助理教授Neville Sanjana表示，如果有更容易的替代方案，大多數(shù)研究人員都會使用它，他們從事皮膚和肺癌細(xì)胞系的工作并沒有參與這項研究。

“沒有人愿意浪費時間和試劑在錯誤的細(xì)胞上工作，”他說。“價格合理，每個實驗室都會采用這種方式。”