Archoni genoomika x auhinnavõistluse uus kuupäev, uus formaat, uued eesmärgid ja uus sponsor | loodusgeneetika

Archoni genoomika x auhinnavõistluse uus kuupäev, uus formaat, uued eesmärgid ja uus sponsor | loodusgeneetika

Anonim

Õppeained

  • DNA järjestamine
  • Meditsiiniline genoomika

Archoni genoomika X auhinna konkurss kuulutati välja jaanuariks 2013. Larry Kedes ja Grant Campany selgitavad võistluse jaoks saja-aastaste genoomide valimist ja annavad reeglid, mille alusel võistlejaid hinnatakse.

Esmakordselt avalikult 2006. aasta oktoobris välja pakutud Archon Genomics X PRIZE oli loodud radikaalsete läbimurrete julgustamiseks, stimuleerides revolutsiooni, et kogu inimese genoomi järjestamise tehnoloogiad muutuksid kiiremaks, täpsemaks ja odavamaks kui sel ajal olemasolevad. Järjestustehnoloogia arendajate enneolematu edu tõttu oleme nüüd võimelised muutma võistlust ambitsioonikamaks, muutes reeglid ja eesmärgid väljakutsuvaks ning konkursi eesmärgid jõuliseks, täites siiski X PRIZE fondi eesmärke: inimkonnale kasuks. Sel eesmärgil võistlevad kogu maailmas tegutsevad meeskonnad 3. jaanuaril 2013 üksteise vastu vastavalt meie ametlikule valideerimisprotokollile (Supplementary Methods) - uuele kvaliteedistandardile kogu genoomse järjestuse määramisel. Saadud redutseeritud järjestused võivad tõepoolest määratleda meditsiinilise taseme genoomi.

Võistluste peavõistlus toimub 3. jaanuarist 3. veebruarini 2013. 10 miljoni dollari suurune peaauhind antakse meeskonnale (meeskondadele), kes suudavad 30 päeva jooksul järjestada 100 inimese genoomi täpsusega 1 viga 1 000 000 aluse kohta, 98% -lise täielikkusega, sisestuste, kustutuste ja ümberkorralduste tuvastamise ning täieliku haplotüübiga, auditeeritud kogumaksumusega 1000 dollarit genoomi kohta. MEDCO poolt esitatud Archon Genomics X PRIZE täielikud reeglid on saadaval selle kommentaari (lisamärkuse) lisana ja võistluse veebisaidil: //genomics.xprize.org/.

Muutsime võistluse pikkust 10-lt 30-le päevale pärast arutelu võimalike konkurentidega, kes tundsid lühikese ajakava takistuseks. Lisaks ajendas reklaamitud hindade järsk langus meid vastavalt vähendama genoomi kohta lubatavaid kulusid. Sihtasutus X PRIZE võib reeglites teha täiendavaid muudatusi, kui avalikud kommentaarid või asjaolud seda nõuavad.

Võiduvõimalused

Samuti soovib MEDCO esitatud Archon Genomics X AUHIND tunnustada ja tähistada tehnoloogiaarendajate ja kasutajate saavutusi, kes võiksid olla võimelised vastama mõnele neist, kuid mitte kõigist neist suurejoonelistest väljakutsetest. Seega, kui peapreemiat ei anta, jagatakse 10 miljoni dollari suurune auhinnafond täpsuse, täielikkuse ja haplotüübi järkjärgulise jagamise vahel kolme kategooria auhinna vahel (vt tabel 1). Näiteks võivad võistkonnad, kelle kulud genoomi kohta on kuni 10 000 dollarit, võistelda oma klassi parimate auhindade nimel, täites vaid ühe täpsuse, täielikkuse või haplotüübi kriteeriumist, saavutades samal ajal miinimumnõuded teistes võistluskategooriates. Eesmärk on olla võimalikult kaasav, võimaldades järjestustehnoloogia arendamise või levitamisega tegelevatel meeskondadel näidata oma võimeid. Iga meeskond, kes saavutab oma klassi parima tulemuse, tunnustatakse, kuid rahalisi auhindu neile võistkondadele antakse ainult juhul, kui peaauhinna võitjat pole.

Täissuuruses tabel

Hinnates genoome

Viimase kahe aasta jooksul töötas MEDCO esitatud Archon Genomics X PRIZE arvukate kaastöötajate abiga ja juhendamisel välja meetodi, mille abil saab õiglaselt hinnata kogu inimese genoomi komplekti täpsust ja täielikkust, mille esitasid 10 miljoni dollari suuruse auhinna nimel võistlevad meeskonnad. Me kutsume seda meetodit Archon Genomics X PRIZE valideerimisprotokolliks (täiendavad meetodid; edaspidi VP). VP esindab esimest katset pakkuda universaalselt rakendatavat meetodit, mis ei sõltu järjestuse määramise tehnoloogiast ja on väga skaleeritav. Kavandatava asepresidendi esialgne teadaanne (viide 1) ja sellele järgnenud kommentaarid olid lõpliku lähenemisviisi kujundamisel olulised.

Algses VP-s (viide 2) ja mõnes hiljem soovitatud modifikatsioonis 3 kasutatakse põhjalikku proovivõtmise tehnikat, juhuslikult valitud DNA-lõikude dubleeritud järjestamist täiendava järgmise põlvkonna järjestamistehnikatega, lahknevuse kontrollimist Sangeri sekveneerimise teel, indelite tuvastamist selektiivse paarilise abil - lõplikud tehnoloogiad ja ulatuslik dubleeriv genotüüpimine. Need andmed integreeritakse bioinformaatika torustikku. Esimene samm VP rakendamisel on selle testimine kahel avalikult kättesaadaval genoomil (üks mees ja üks naine). Kasutatavate meetodite kokkuvõte on esitatud joonisel 1. Genoomid tuvastatakse ning valideerimisandmed ja tarkvarasüsteem tehakse aegsasti enne võistlust kättesaadavaks.

Image

Kahe varem sekveneeritud ja üldsusele kättesaadava rakuliini DNA-d iseloomustatakse erinevalt, sealhulgas kogu genoomi järjestamine ja komplekteerimine. Analüüsid integreeritakse, lahknevusi hinnatakse Sangeri sekveneerimise teel ja lõplikku andmekogumit võrreldakse eelnevalt sekveneeritud avalike genoomidega. Avalikult kättesaadavad genoomid ja avatud juurdepääs bioinformaatika punktide kogumise süsteemile tehakse kättesaadavaks taotluse korral kõigile laboritele, kes soovivad enne võistlust ise uurida kas VP-d või nende endi pädevust. Sildid on järgmised: 40x WGS: Illumina lühikese sisestusega paarisotsa järjestamine. Pikk paarimees: pikkade sisestustega paarid sekveneeritakse Life Technologies SOLiD tehnoloogia abil 40-kordse katvusega. Mikrokiir: iga genoomi uuritakse kahes eksemplaris, kasutades Affymetrix 6.0 või paremat vormingut. 5000 fosmiidi: genoomi 5000 fosmiidi klooni juhusliku valikuga tehakse NGS kahes eksemplaris ja komplekteeritakse. Järjestus: genoomi kokkupanekuks pärast vähemalt 40-kordset katvust järjestamisel kasutatakse praeguseid järgmise põlvkonna tehnoloogiaid (Illumina, SOLiD või Pac Bio või nende kombinatsioon). Valideerimine: PCR-i toodete Sangeri järjestamine, nii juhuslikult valitud kui ka erinevuste põhjal suunatud. Bioinformaatikute rühm valib valideerimise eesmärgid, võrreldes WGS-i, fosmiidi ja mikrokiibi andmeid.

Täissuuruses pilt

Rakendatakse tagasiside ja avaliku arutelu võimalusi. Selle meetodi lõppeesmärk on suuta kuulutada konkursi võitjad läbipaistva, õiglase ja kindla protsessi kaudu ilma vaidlusteta.

VP-d ja sellega seotud bioinformaatika torustikku kasutatakse 100 võistlusgenoomi analüüsimiseks. Kasutame punktide maatriksit, et teha kindlaks, kas võistlejate genoomilised komplektid vastavad nõutavatele standarditele või ületavad neid. Me ei kavatse võrrelda võidetud tööde hindeid üksteisega: kõik konkursi norme ületavad või ületavad esildised kuulutatakse auhindadeks.

Võistlusreeglid näevad ette, et järjestatud 100 genoomist üks peab vastama iga võistluskategooria miinimumnõuetele. Seetõttu on valimi moodustamise meetodi kasutamine võistkonna diskvalifitseerimiseks, kuna punktmaatriks tuvastas, et üks või mitu genoomi on madalama kvaliteediga, vaieldamatult korrektne diskvalifitseerimine. Vähem muret valmistab see oht, et võistkonna esitatud võistlusjärjestuste avalikkuse võistlusjärgne analüüs võib paljastada, et võitnud võistkondade valimata segmentides tehti olulisi vigu, kuna need segmendid jäeti valideerimisprotokolli protseduuride abil välja.

Läbipaistev metoodika

MEDCO poolt välja pandud Archon Genomics X auhinnaga hinnatakse valideerimise metoodikat ja hindamiseks vajalikku ulatuslikku bioinformaatika projekti kahe avaliku genoomi osas (vt joonis 1). Need materjalid on kõigile huvitatud osapooltele kättesaadavad 2012. aasta sügisel. See võib olla eriline huvi võistkondadele, kes kaaluvad võistlustele registreerumist (nende enesehindamise eesmärgil). Selle lähenemisviisi eesmärk on muuta valideerimis- ja punktimeetodid võimalikult läbipaistvaks.

Konkursi lõppedes tagame, et 100 testiproovi ja valideerimisprotokollide tarkvara on teadusringkondadele avalikult kättesaadavad. See võimaldab organisatsioonidel tulevikus uute tehnoloogiate või olemasolevate tehnoloogiate modifikatsioonide võimalusi ise testida.

Loodame, et valideerimisprotokollist saab kogu tööstuses enesehindamise standard. Lisaks võib see muutuda tehnoloogia standardimise ja kutseoskuste tasemeoskuse tõendamise mudeliks.

Meditsiiniline genoom

Sellel võistlusel sekveneeritavad 100 inimese genoomi proovi annavad teadusringkondadele enneolematu võimaluse analüüsida, milline on tõenäoliselt kõige sügavamalt järjestatud inimgenoomide kogum, mis eales kokku pandud. Lisaks võimaldab sama genoomide komplekti üleliigne järjestamine mitme meeskonna poolt, kasutades erinevaid tehnoloogiaplatvorme, tõenäoliselt kiireid parandusi, luues peaaegu inimese veavaba 100 inimese genoomi.

Pärast võistlust deponeeritakse kõik meeskondade esitatud genoomijärjestused teaduslikku andmebaasi (dbGaP on praegu kaalumisel). Mis tahes tehnoloogiale omaseid süstemaatilisi vigu täiendavad tõenäoliselt muud tehnoloogiad. Konkurentide vahel tuvastatakse kiiresti nii järjestamise kui ka genoomi komplekteerimise erinevused, mis võimaldab järelkatsetel erinevusi parandada ja võimalusel selgitada, mis vigadeni viis. Tõepoolest, sellise laiaulatusliku lähenemisviisi tulemus on lähedane nn meditsiinilise tasemega genoomide tegelikkusele, mida saaks kasutada kliiniliste rakenduste mudelitena.

Tutvustame “MEDCO 100 üle 100”

Archon Genomics X auhinna ülemaailmse haridusmissiooni edendamiseks tegime koostööd Medco Health Solutions'iga (MEDCO). MEDCOst on saanud Archon Genomics X auhinna praegune sponsor ja programmi MEDCO 100 Over 100 tiitlisponsor, mille eesmärk on registreeruda 100 sajandat aastat võistlusproovide komplekti pakkuma. Archoni genoomika X preemia ja MEDCO kavatsevad välja töötada uuenduslikud kampaaniad, et suurendada üldsuse teadlikkust ja arusaamist meditsiini tulevikust ning teha haridusmissiooni huvides meie 100 genoomse teerajaja kangelasi.

Saja-aastased valiti subjektide genoomideks pärast laialdast konsulteerimist. On olemas kindlad aluspõhimõtted, miks saadud andmed võivad viia oluliste teaduslike avastusteni 4 .

MEDCO 100 Üle 100 proovikomplekti ideaalse koostise parimaks kindlakstegemiseks toetas Archon Genomics X auhind 2011. aasta mais Ameerika Ühendriikide Marylandi osariigis Bethesdas asuvas Riiklikus Terviseinstituudis 1-päevast seminari Riikliku Instituudi helde külalislahkuse all. Vananemine (NIA) (NIA osalus ja toetus ei tähenda NIA heakskiitu). Seminari eesmärgid olid (i) tähtsustada võistlusele registreeruvate saja-aastaste omadusi; ii) määratleda registreerunud saja-aastaste teadliku nõusoleku nõuete miinimum- ja parimad tavad; iii) tunnustada teaduslikke kompromisse, mis võivad olla vajalikud 100 genoomi proovikomplekti tagamiseks; iv) minimaalse ajakava kehtestamine proovi võtmiseks; ja v) kinnitada võistlusandmete võimalikku jagamist valimis osalejate ja teaduslike andmebaaside vahel. Saja-aastaste inimeste kandmise nõuded MEDCO 100 Üle 100 on üksikasjalikult selgitatud 1. lahtris.

Katsealusteks on vanuse järgi kontrollitud saja-aastased inimesed (ideaalne vanus> 105 aastat), kelle genoomi allikana immortaliseeritud rakuliinid on täielikult nõus fenotüüpse teabe, meditsiini- ja ravimiajaloo lisamisega ning mõnel juhul valmisolekuga intervjueerida ja filmida hariduskampaania osana.

Samuti antakse igale subjektile subjekti või määratud volikirja teadliku nõusoleku korral luba, et X PRIZE Foundation saaks kasutada saja aasta pikkuse uurimuse avalikustamiseks iga inimese fotosid ja elulugusid.

Surnud katsealuste puhul antakse luba sellise teabe saamiseks ja kasutamiseks selleks volitatud esindajalt.

Kõigil katsealustel, kellele antakse esimest korda nõusolek või kellel on selle võistluse jaoks uuesti nõusolek, tuleb tõendada, et nad on kognitiivselt puutumatud. Puhverserver saab seda teha, kui kognitiivsed funktsioonid on kahjustatud.

Nõusolekumenetlused peavad vastama igale vastuvõtvale asutusele, Archon Genomics X PRIZE ja MEDCO standarditele.

Teema on etniliselt mitmekesine, esindab mõlemat sugu ja on kokku pandud rahvusvaheliselt võimalikult paljudest maakera osadest.

Terve vereproovi asemel võetakse kasutusele väljakujunenud rakuliinid, et rahuldada pärast võistlust paljude võistlejate ja teadlaskonna jaoks vajadus mitmekordsete proovide järele. Corielli meditsiiniliste teadusuuringute instituudis tegutsev Riikliku Meditsiiniteaduste Instituudi (NIGMS) inimese geneetiliste rakkude hoidla immortaliseerib värskeid täisvereproove ning koostab varem immortaliseeritud rakuliinide jaotusvaru ja viib läbi kvaliteedikontrollimeetmeid. Kõik NIGMS-i hoidlasse konkursil kasutamiseks esitatud värske vereproovid ja varem immortaliseeritud rakuliinid peavad vastama NIGMS-i hoidla teavitatud nõusoleku määrustele. Võistlusrakuliinid peavad läbima NIGMS Repository kvaliteedikontrolli testid, sealhulgas mükoplasma ja muude saasteainete elujõulisuse ning puudumise.

Neid immortaliseeritud rakuliini hooldab NIGMS-i repositoorium ja neil on edaspidiseks analüüsiks nõusolek vabastada seaduslikele teadusorganisatsioonidele. Pärast võistlust võivad huvitatud, kvalifitseeritud uurijad saada NIGMS-i hoidlast proove pärast NIGMS-i hoidlate materjalide üleandmise lepingu ja teadusuuringute kavatsuste vormi täitmist.

Saja aasta taguste genoomide realistlik valik

Konkursi genoomid annetatakse 100 isikult, kes on saanud 100-aastaseks. Mitmete sajakonna aasta taguste uurimisrühmade teadlased kasutasid innukalt võimalust panustada selleks Institutional Review Boardi protokollis kinnitatud proovid. Saadaval on ka ulatuslikud fenotüübilised andmed nende isikute kohta ja need avaldatakse koos järjestustega endiga, võimaldades seega andmete potentsiaalset kasutamist erakordse pikaealisuse seletuste otsimiseks.

Saja-aastaste ja geneetikaekspertide töörühm annab Archon Genomics X PRIZE-le ja MEDCO-le nõu iga esitatud proovi lisamise osas MEDCO 100 Over 100 komponendina.

Mõistame, et 100 sellise katsealuse ja proovi kogumine võib osutuda keeruliseks. Archon Genomics X PRIZE, MEDCO ja nende nõustajad peavad valimi komplekti tõenäolise ülesehituse realistlikult kindlaks määrama, et haridus- ja teavitusprogramme saaks asjakohaselt esitada.

Tegelikud subjektid võivad kavandatud ideaalist erineda selle poolest, et mõned katsealused võivad olla juba surnud. Vanuse kontrollimist ja nõutavat täielikku nõusolekut võib olla keeruline või võimatu hankida mõnedest väljaspool Põhja-Ameerikat asuvatest kogudest, mis vähendab rahvusvahelist osalemist ning mõjutab algselt taotletud etnilist ja geograafilist mitmekesisust. Ideaalis oleks MEDCO 100 üle 100 iga subjekt nõustunud keeles, mis võimaldab subjekti tuvastada nime, vanuse, etnilise kuuluvuse ja geograafilise asukoha ning võimaluse korral meditsiini- ja ravimiajaloo, fotode ja sotsiaalse ajaloo põhjal. Mõni osa katsealustest ei pruugi täielikult nõustuda fenotüübi täieliku paljastamise või isikliku tuvastamisega. Surnud katsealuste puhul võetakse igal üksikjuhul eraldi arvesse lähedaste sugulaste või volitatud esindajate teadlik nõusolek.

Inimkonnale kasuks

Tööhüpotees on see, et sajandipäevalistel on geneetilisi variatsioone, mis väldivad või tõkestavad tavalisi vaevusi; selliste variantide avastamine võib viia nii ravimite sihtmärkide kui ka haiguste ja kaitsemehhanismide avastamiseni. Ehkki see on endiselt hüpotees, on eesmärk väga egalitaarne: selle konkursi tulemusel saadud andmeid saavad valdkonna uurijad kasutada tavainimeste terviseprobleemide uurimiseks, võimendades sellega eakate üldist lugupidamist ja tervisliku vananemise eeliseid .

Uute eesmärkide laiaulatusliku komplekti püstitamisega usub MEDCO esitatud Archon Genomics X PRIZE, et selle algset kontseptsiooni, mis soodustab kogu genoomi järjestamise tehnoloogiate olulist muutmist, saab siiski täita, laiendades samal ajal võistluse mõju avastuste ja tehnoloogia abil . Ehkki enamikul võistlustel võib olla ainult üks võitja, usume, et pärast seda võistlust on võistlusest kasu kogu tööstusele. Võistlejad annavad oma panuse teaduslikesse teadmistesse ja aitavad ette valmistada ettevalmistusi inimese meditsiinilise genoomika jaoks, sillutades sellega teed personaliseeritud meditsiinile ja meditsiinilistele läbimurretele, et neist kõigist kasu oleks.

Täiendav teave

PDF-failid

  1. 1

    Täiendav tekst ja arvud

    Täiendavad meetodid ja lisamärkused

  2. 2

    Täiendavad meetodid ja lisamärkused

    Archon Genomic X AUHIND esitas MEDCO reeglid.