疫情防控新课题凸显,如何有效监控迅速变异的病毒?

尽管中国本土疫情传播已基本阻断,但新冠病毒前所未有的“狡猾”特征,根本容不得我们有丝毫放松。

近日,据冰岛国家广播公司网站报道,当地一名新冠肺炎患者被检测出体内存在两种新冠病毒,可能是全球首个“双重感染者”。中国科学院院士周琪 26 日接受采访时也曾指出,病毒要存活下来变异是必然的。面对正发生快速变异的新冠病毒,监视并及时有效地发现潜在的病毒变异成为全球抗疫新阶段的重点。

基因测序监控病毒的关键在哪里

*图源 ifeng

在病毒检测过程中,基因测序技术可协助溯源病毒、监控病毒变异趋势、掌握病毒的发展方向,甚至为药物研发提供参考。不过,由于 mNGS 生信分析中大样本的测序数据量庞大,普通网络传输会导致大规模远程数据收集传输有较长时滞。

对此,赛灵思生态合作伙伴人和未来早在 2 月 10 日就宣布了一项重要决定:

为支持抗击疫情,人和未来免费提供 GTX 超级计算服务支持,面向防控指挥部、疾控中心、公共科研机构、定点医院等,提供数据计算、压缩传输服务,以缩短传染病基因组/基因组学计算时间。免费申请联系邮箱:yadan.luo@genetalks.com

加速数据处理与高可信度解决方案
当前,测序数据的矛盾在于:分析速度远远低于数据的产生速度,这严重地限制了数据的广泛应用。如何最大限度地发挥测序数据的价值,进而监控基因变异?GTX 超级计算服务为此而生。

在本地部署方面,人和未来拥有自主研发的 FPGA 全基因组计算加速解决方案以及超算工作站 —— GTXOne,其可对疫情样本进行更大规模的后处理分析,在不断更新的基因筛查位点和标准阈值等方面可以提供强大的算力支持。在基因比对、变异分析上,可提供超过其他同类服务器 60 倍的加速性能。线上云部署方面,人和未来还提供国内超过 2 万核的大型计算能力。

其中,人和未来使用赛灵思 FPGA 对全基因组分析中的热点计算核 SW 算法和 pairHMM 算法进行硬件语言重编程,实现 860万次/s 的比对速度,其提升也显而易见:

  • 把传统 24 核 Intel Xeon 服务器 36 小时的全基因组计算任务,加速到 30 分钟完成;
  • 把传统 24 核 Intel Xeon 服务器 6 小时的全外显子计算任务,加速到 5 分钟完成。
  • 这意味着,加速方案可对疫情样本进行更大规模的后处理分析。加速的同时,突变分析的 SNP 和 Indel 结果与 Genome Analysis Toolkit 高度一致,达到 99% 以上,可信度高。

    同时,GTX.Zip 与 GTX.Trans 分别为基因数据高性能压缩工具和传输工具,可将 fastq 数据无损压缩至原大小的 2%,将 gz 数据无损压缩为原大小的 1/6,节省超过 80% 传输带宽和成本,适用于大规模远程基因数据安全收集。此外,GTX 云系统可同时在数 10 分钟内完成上千人级别的基于 mNGS 的病原微生物相关分析任务。

    人和未来总经理兼 CEO 黄文静表示:
    将坚决以企业核心技术优势为“战疫情”提供公益技术服务。所有人员将团结一心,发挥超级计算之力,将防疫工作放在第一位,迎难而上,多举措防疫抗疫,为战胜疫情作出应有的贡献。

    据悉,疫情期间任何针对本次新型冠状病毒分析、传输的疾控中心、公共科研机构、学校、医院等,都可以通过邮件方式联系人和未来超算抗疫公益服务小组。

    除了在此次疫情中帮助对病毒的监控外,人和未来 GTX.One 本质上是一款面向基因行业的超级计算服务器,目前在科研及临床等领域得到了广泛的认可和应用。据人和未来官方透露,该产品已顺利交付中国农业大学、江西农业大学等,并与杂交水稻研究中心、复旦大学、四川大学华西第二医院、中信湘雅等开展业务及科研合作。

    关于人和未来
    人和未来是一家以基因科技为核心的医疗健康解决方案提供商。公司以领先的 BT+IT 研发转化能力,形成医学诊断、健康管理和基因大数据等的全方位产业布局,并形成了独有技术优势和特色的产品组合。截至 2020 年 2 月,公司已获得专利 92 项,软件著作权 110 项,并获得国家知识产权优势企业公示。

    文章转载自:一点灵Xi微信公众号

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