Fujitsu Kembangkan Teknologi Untuk Mempercepat Analisis Informasi Genomik

Fujitsu Kembangkan Teknologi Untuk Mempercepat Analisis Informasi Genomik. Fujitsu Laboratories Ltd mengumumkan pengembangan teknologi yang mempercepat analisis database korelasi antara variasi genomik dan informasi lingkungan, seperti data penyakit dan kebiasaan gaya hidup. Teknologi ini bisa mempercepat proses 400 kali dibandingkan dengan metode yang ada.

Pengobatan personal (Personalized medicine) 

Pengobatan personal (Personalized medicine) saat ini sedang banyak dikembangkan oleh beberapa perusahaan bekerja sama dengan para peneliti di seluruh dunia. Dimana pengobatan berbasis pada genetik dari pasiennya.

DNA dalam genom manusia terdiri dari sekitar tiga miliar basa, yang datang dalam empat jenis (diwakili oleh huruf A, G, C, dan T), dan ada perbedaan dasar tersebut pada genom orang yang berbeda, yang disebut mutasi dan polimorfisme, yang dapat menjadi sumber variasi antara individu. Perbedaan ini disebut varian. Meskipun akun varian kurang dari 1 persen dari total panjang genom, yang masih berjumlah beberapa puluhan juta dari perkiraan tiga miliar pasangan basa.

Sebuah metode analitik komprehensif yang secara statistik mempelajari korelasi antara ratusan ribu varian (genotipe) dan penyakit dan respon obat (fenotipe).

Jenis yang paling umum dari varian disebut “single-nucleotide polymorphism” (SNP). polimorfisme nukleotida tunggal memiliki varian untuk semua kombinasi dari basis kromosom diploid.

Inovasi Fujitsu

Berkat kemajuan dalam kedokteran genomik, maka memungkinkan untuk menganalisis informasi genomik dan genetik dalam kombinasi dengan informasi klinis dan lingkungan untuk mempelajari hubungan antara faktor genetik dan faktor lingkungan.

Jenis penelitian ini bergantung pada informasi genomik yang tersimpan dalam database untuk menganalisis informasi dari perspektif yang berbeda, tetapi karena volume informasi genomik yang besar, maka muncul masalah waktu pengolahan data yang sangat lama.

Fujitsu Laboratories telah berhasil mempercepat pengolahan analisis dengan memperkenalkan struktur data baru yang memungkinkan untuk mempersingkat waktu menganalisa informasi genomik berskala besar dalam suatu database.

Teknologi ini memungkinkan untuk memperoleh pengetahuan yang sebelumnya sulit untuk mendapatkannya dengan cepat, sehingga membantu kemajuan penelitian medis genomik.

Rincian dari teknologi ini telah dipresentasikan pada Konferensi the 19th International Conference on Extending Database Technology (EDBT 2016), 15 Maret di Bordeaux, Prancis.

Munculnya sequencer generasi yang cepat membaca volume besar informasi genomik telah membuka kemungkinan mengukur dan menganalisa genom untuk mengungkapkan penyakit apa yang rentan diderita oleh seseorang, untuk memprediksi respon pasien terhadap obat dan efek samping obat , dan untuk merancang perawatan pencegahan dan terapi pribadi. Membuat penggunaan secara efektif dari obat genomik akan membutuhkan penelitian dan pemahaman hubungan antara informasi genomik dan informasi klinis dan lingkungan.

Genom seseorang akan memiliki sekitar tiga miliar rantai DNA, bisa ada puluhan juta variasi, yang dikenal sebagai “varian” yang dapat menjelaskan perbedaan antara individu. Dengan diabetes tipe-2, misalnya, ada puluhan varian dan beberapa kebiasaan gaya hidup yang diketahui menyebabkan penyakit, dan mungkin ada sinergi antara masing-masing faktor. Salah satu metode untuk mendapatkan wawasan tersebut adalah studi asosiasi genome, di mana volume besar informasi genomik dan informasi klinis dan lingkungan dikumpulkan dan dilakukan analisis statistik.

Menggabungkan data pada varian tunggal di populasi 100.000 orang membutuhkan waktu sekitar satu detik dari waktu proses menggunakan yang sudah ada software database open-source (menurut penelitian Fujitsu Laboratories ‘). Dengan demikian, untuk penyakit tunggal, misalnya, menggabungkan varian 10 juta lokus dalam populasi penelitian dari 100.000 orang akan mengambil kira-kira 120 hari. Studi asosiasi genome memerlukan beberapa iterasi dari jenis analisis, membuat perbaikan dalam kecepatan pemrosesan masalah mendesak.

Fujitsu Laboratories telah mengembangkan struktur data dan metode pengolahan untuk pengolahan agregasi cepat informasi genomik dalam database, untuk lebih mempercepat penelitian asosiasi genome. Struktur ini menyimpan informasi genomik individu dalam satu kolom dalam database, dan mengkodekan informasi pada setiap varian dengan panjang bit tetap untuk penyimpanan.

Menyimpan setiap contoh dari informasi varian dalam struktur tabel database konvensional diperlukan query database berulang sesuai dengan jumlah varian. Dengan struktur data genom-tipe baru, semua varian disimpan dalam satu kolom, yang memungkinkan mereka untuk digabungkan secara bersamaan menggunakan satu query, secara dramatis meningkatkan kinerja pengolahan agregasi per varian.

Mayoritas jenis varian dapat dinyatakan sebagai kode dua-bit menggunakan komputer. Tapi karena ada banyak varian yang membutuhkan kode tiga atau lebih bit, ada kebutuhan untuk penanganan untuk kode dengan beberapa bit panjang data variabel-panjang. Ketika struktur data variabel-panjang yang digunakan, bagaimanapun kecepatan tinggi pengolahan agregasi tidak mungkin lagi. Fujitsu Laboratories menemukan metode untuk menyimpan dan agregasi pengolahan jenis data variabel-panjang tanpa melanggar struktur bit-panjang tetap, memungkinkan pengolahan agregasi kecepatan tinggi.

Dengan teknologi ini, sebuah studi asosiasi genome menggunakan semua varian genom yang meliputi puluhan juta lokus dapat dilakukan pada komputer konvensional dalam waktu singkat. Selanjutnya, korelasi dengan penyakit yang telah diabaikan di masa lalu karena batasan pada varian belajar karena keterbatasan waktu sekarang dapat ditutupi. Hal ini akan membantu mempromosikan generasi penelitian genom medis dan analisis komprehensif genom dan informasi molekul lainnya pada makhluk hidup menggunakan “omics” analisis data besar.

Fujitsu Laboratories terus bekerja untuk lebih mempercepat proses agregasi dan menambahkan fitur-fitur yang akan dibutuhkan untuk penggunaan praktis. Setelah melewati penelitian bersama dengan lembaga dan etika medis ulasan, perusahaan berencana untuk menerapkan teknologi ini untuk solusi di Fujitsu Limited’s Healthcare Systems Unit.

Sumber : http://www.fujitsu.com/global/about/resources/news/press-releases/2016/0315-01.html