Sfruttamento dei dati genomica del Cancro pediatrico nella nuvola

Thought LeadersDr. Jinghui ZhangChair, Department of Computational BiologySt. Jude Children's Research Hospital

Un'intervista con Dott. Jinghui Zhang, condotto da Kate Anderton, BSc

Che cosa è la cronologia della ricerca di genomica all'ospedale della ricerca dei bambini della st Jude?

Nel 2007, prima dell'arrivo della generazione seguente che ordina, la st Jude ha usato i microarrays per caratterizzare la variazione e Sanger di numero di copia e di espressione genica che ordinano per identificare le mutazioni di sequenza nella leucemia. Gli esperimenti, piombo dal Dott. James Downing e dal Dott. Charles Mullighan, sono stati considerati un'innovazione importante allora.

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Nel 2010, gli studi del genoma realmente hanno cominciato decollare intorno al mondo. La st Jude ha lanciato USD il progetto $60 milioni in collaborazione con l'università di Washington chiamata il progetto pediatrico del genoma del Cancro (PCGP) per studiare i cancri pediatrici importanti con i risultati molto difficili facendo uso di intero sequenziamento del genoma.

Quando, soltanto un genoma umano del cancro era stato ordinato facendo uso dell'ordinamento di prossima generazione (NGS) e di questo era il genoma di AML. Quando in primo luogo abbiamo lanciato il progetto, lo scopo era di convincere l'università di Washington per fare l'ordinamento, poichè erano quei che avessero ordinato il genoma di AML e così, ha avuto la tecnologia per effettuare le più analisi.

Tuttavia, ora abbiamo un gruppo molto integrante che vengono da tutti i campi di ricerca sul cancro, dai cavi clinici alla st Jude che lavora alla leucemia, ai tumori solidi ed ai tumori cerebrali, alle guide scientifiche in questi aree e biologi di calcolo che lavorano accanto loro.

La grande spinta al momento sta ottenendo il progetto pediatrico del genoma del Cancro completato. Sincronizzi la I del progetto, che ha messo a fuoco sulla caratterizzazione dei paesaggi genomica dei cancri pediatrici importanti, ha richiesto tre anni per completare, dal 2010-2013, quindi transitioned ad un fuoco sull'analisi di predisposizione di germline e ad un paesaggio epigenomic fra 2013-2015.

Il progetto ha luogo ora nella sua terza fase e gli sforzi clinici reali di genomica hanno cominciato. I primi due anni (2015-2017), in questione molti progettazione e sviluppo di infrastruttura d'ordinamento clinica ed espansione della ricerca di germline per includere i superstiti a lungo termine di cancro pediatrico. Ora stiamo iniziando la prova clinica in tempo reale per ogni paziente alla st Jude.

Che cosa è nuvola della st Jude e che cosa fornisce alla comunità di ricerca globale?

La ricerca della st Jude ha generato i dati significativi su cancro pediatrico ed il nostro CEO il Dott. Downing e l'istituzione complessivamente sono commessi a dividere i dati con la più vasta comunità di ricerca. Tutti i dati di PCGP sono stati caricati alle repository centralizzate pubblico.

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Gli scienziati che vogliono i dati fanno una richiesta, ottengono approvati e scaricano i dati alla loro propria infrastruttura di calcolo del locale. L'accesso ai dati è stato accordato a 300 laboratori di ricerca attraverso il mondo.

Che motivato noi per sviluppare la nuvola della st Jude eravamo la realizzazione che scaricare i dati da una repository pubblica ad un'infrastruttura di calcolo locale è un trattamento che richiede tempo e soltanto fattibile per i ricercatori con accesso alla grande infrastruttura di calcolo.

I dati ospite sulla nuvola della st Jude democratizzeranno l'accesso ai dati e permetteranno agli scienziati di mettere a fuoco sull'analisi innovatrice d'avanzamento invece dei dati di download. Gli scienziati possono accedere ai dati facendo uso dei nostri strumenti di visualizzazione e portare i loro propri strumenti alla nuvola effettuare l'analisi innovatrice.

Che impatto pensate la st Jude che nuvola ha su cura paziente?

La nuvola della st Jude attira due tipi principali di utenti. Uno è informatici e biologi di calcolo che sono interessati nell'applicazione dei loro strumenti di analisi innovatori ai nostri insiemi di dati e nel usando i dati per fare le nuove scoperte. L'altro è scienziati di traduzione che perseguono i nuovi trattamenti e test diagnostici.

I nostri insiemi di dati riguardano l'intero genoma, così là sono inevitabilmente componenti del genoma che non abbiamo esplorato nei minimi particolari ancora. Qualcuno con un interesse particolare della ricerca può utilizzare la st Jude di dati si è riunito come un punto di partenza per una nuova ricerca della ricerca.

Inoltre, se un altro laboratorio trova le stesse mutazioni come facciamo, possono combinare i loro dati con nostri sulla nuvola della st Jude, che può fornire la potenza statistica sufficiente usando i dati uniti. Un'individuazione statisticamente significativa ha potuto guidare lo sviluppo di nuovi trattamenti e delle tecniche diagnostiche.

Il mio sogno è che i ricercatori cominceranno dividere più ordinariamente i dati e la comunità scientifica può lavorare complessivamente. Ho detto, il cancro pediatrico è una malattia molto rara e se non dividiamo i dati, sarà molto difficile da muoversi in avanti con i tipi di terapia e da classificare più dettagliatamente i cancri per la medicina di precisione.

Descriva prego la vostra ricerca recente nel campo di cancro pediatrico alla st Jude.

Il mio documento più recente, pubblicato in natura, ha messo a fuoco sui risultati di uno studio dell'analisi del pan-Cancro, che è stato effettuato in collaborazione con l'istituto nazionale contro il cancro (NCI). Abbiamo effettuato le analisi genoma di ampiezza dell'impronta di mutazione su quasi 1.700 leucemie pediatriche e sui tumori solidi.

Prima che lo studio, noi non pensi vedere un reticolo notevole in termini di impronte di mutazione, perché a differenza degli adulti che ottengono il cancro, i bambini non sono esposti a molti fattori di rischio ambientali per cancro, quali il fumo della sigaretta o la radiazione UV. Quindi non abbiamo non invitare l'ambiente per essere un contributore importante.

Tuttavia, siamo stati sorpresi trovare un'impronta UV in otto leucemie aneuploid. Noi poi si è domandata, è questa osservazione reale o è appena un fortuito trovando quello è presente a quel gruppo di pazienti dal gruppo dell'oncologia dei bambini che abbiamo campionato?

Poichè abbiamo soltanto otto pazienti uscire dallo studio di circa 300 casi, dovremo ripiegare lo studio in un gruppo indipendente. Tuttavia, il Dott. Scott Newman, cavo del gruppo per l'analisi di bioinformatica alla st Jude che piombo l'aspetto scientifico della nuvola della st Jude, esplorato se possiamo utilizzare i dati già nella nuvola della st Jude per ripiegare l'impronta UV noi ha trovato dal gruppo del DENTE.

Molto siamo soddisfatti per vedere che l'impronta UV è stata ripiegata. Ancora, la replica è stata fatta in un gruppo analizzato su una piattaforma d'ordinamento che è differente da quella utilizzata nello studio di NSC, ulteriore confermando che il reticolo non è un artefatto di ordinamento.

Quindi, ora abbiamo ripiegato i risultati in due gruppi indipendenti, facendo uso di due piattaforme d'ordinamento differenti, in modo da siamo molto sicuri circa i risultati. Uno studio gradisce quello, tipicamente, se provaste a scaricare i dati, richiederebbe almeno un mezzo anno, minimo; considerando che computare sulla nuvola della st Jude cattura una frazione di quel tempo di completare.

La che tecnologia avete usato per effettuare la vostra ricerca?

Ci sono aspetti differenti alla tecnologia. Abbiamo nostro proprio cluster locale di computer a alto rendimento, ma una piattaforma della nuvola permette che noi cataloghiamo ancora nei più grandi mezzi informatici per la gestione della computazione intensiva.

Come st Jude comincia usare i risultati da genomica clinica per la terapia, noi deve completare l'analisi di dati in un lasso di tempo fisso. Di conseguenza, dobbiamo sormontare il grave ostacolo di calcolo che ci tiene indietro nelle fasi specifiche di trattamento dell'informazione ed uno dei modi che questo può essere fatto è con la tecnologia della nuvola.

Egualmente stiamo cominciando introdurre gli insiemi di dati di delineamento epigenetici nella nuvola della st Jude. Pensiamo che questo sia molto utile nell'interpretazione delle varianti regolarici nelle regioni di non codifica. Queste sono attualmente aree del genoma umano che sono state caratterizzate raramente.

Un'altra area è l'architettura del genoma 3D, esaminante come regioni differenti sul genoma interattivo. Ciò realmente ci ha aiutati a guadagnare una comprensione nelle varianti regolarici che urtano le reti trascrizionali nel cancro.

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Come la tecnologia sta cambiando il modo che la ricerca è effettuata alla st Jude ed attraverso il mondo?

Negli ultimi dieci anni, la tecnologia è diventato molto più accessibile. Presa, per esempio, sequenziamento del genoma. Nel passato, soltanto i grandi centri del genoma hanno potuto effettuare l'ordinamento delle analisi.

Ora, facendo uso della nuvola della st Jude, i piccoli laboratori possono accedere ai gruppi di dati ed alla potenza di calcolo enormi. Se inviano un esemplare ad un laboratorio di riferimento, possono controllare la qualità dei dati e fare le domande riguardo alla validità dei risultati. Penso, in un modo, la tecnologia ho democratizzato queste analisi genoma di ampiezza in un simile modo a come Apple e Microsoft rendono i computer accessibili al grande pubblico.

Stiamo facilitando la capacità degli scienziati del banco di accedere ai dati complessi in un modo che li permette di applicare la conoscenza del dominio e la loro comprensione scientifica ai dati che sono già là fuori. Ciò permette che noi connettiamo i punti fra gli scienziati di calcolo e gli scienziati del banco, che corrente sono considerati come due entità separate.

Speriamo che, con l'accessibilità aumentata di queste analisi e piattaforme, la biologia di calcolo sia integrata e scienziati del banco può contribuire all'analisi di dati, anche se non possono completamente capire la tecnologia di computazione.

Che cosa il futuro tiene per il vostro gruppo di ricerca?

Lo studio del pan-Cancro ha messo a fuoco sulla diagnosi di cancro ed è ricaduto cancri e come l'evoluzione di totale, dalla diagnosi alla ricaduta, ancora completamente non è stata delucidata.

Che cosa vorremmo ora fare è fuoco più su come i tumori si evolvono nel trattamento della droga. Eventualmente, possiamo usare questi dati per sviluppare le nuove maturazioni per i pazienti ad alto rischio che ricadono, perché questo è il grave ostacolo di cura dei malati di cancro pediatrici.

La seconda area che stiamo lavorando sopra sta studiando la salubrità generale dei superstiti a lungo termine di cancro pediatrico. Ciò fa parte di un'iniziativa chiamata VITA della st Jude, che piombo dal Dott. Les Robison alla st Jude.

Il programma di VITA della st Jude segue longitudinalmente i pazienti dalla st Jude durante le loro vite per capire meglio più successivamente i rischi per gli effetti secondari nella vita. Lo scopo non è appena di fare maturare i pazienti con cancro pediatrico, ma anche di assicurarsi che abbiano una vita sana e produttiva.

Vogliamo capire gli effetti a lungo termine delle terapie del cancro e se sia possibile usare i dati di genomica per identificare i pazienti ad ad alto rischio per gli effetti secondari tossici della tardi-fase. Speriamo che i risultati possano informare la ricerca futura, in modo da possiamo sviluppare le terapie meno tossiche che miglioreranno la qualità di vita per i capretti in futuro.

Per concludere, nel nostro studio, abbiamo esaminato soltanto la sequenza codificante del genoma, che uguaglia ad intorno 3 per cento del genoma totale. Ora dobbiamo esaminare i 97 per cento del DNA di non codifica ed identificare le varianti.

Ciò è più provocatoria dell'esaminando le mutazioni di codifica, perché dovete capire il paesaggio epigenetico di cancro pediatrico per potere avere una buona interpretazione della variante di non codifica che state esaminando.

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

Circa Dott. Jinghui Zhang

Jinghui Zhang, PhD, è un biologo di calcolo di cui il lavoro mette a fuoco sull'analisi integrante dei dati su grande scala e multidimensionali di genomica per capire l'inizio e la progressione delle malattie.

Nella sua carriera iniziale, il Dott. Zhang ha partecipato allo sviluppo dell'algoritmo locale di base ampiamente usato dello strumento di ricerca (BLAST) di allineamento e piombo l'analisi genetica della variazione del genoma umano in primo luogo montato.

Il laboratorio del Dott. Zhang ha sviluppato gli strumenti di calcolo innovatori per analizzare e prevedere le variazioni genetiche e le mutazioni somatiche e piombo il più grande studio pediatrico del pan-Cancro in collaborazione con l'istituto nazionale contro il cancro.

Il gruppo di ricerca del Dott. Zhang è responsabile in primo luogo per analizzare il intero-genoma che ordina i dati generati dal progetto pediatrico del genoma del Cancro dell'università diOspedale-Washington della ricerca dei bambini della st Jude (PCGP).

Kate Anderton

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Kate Anderton

Kate Anderton is a Biomedical Sciences graduate (B.Sc.) from Lancaster University. She manages the editorial content on News-Medical and carries out interviews with world-renowned medical and life sciences researchers. She also interviews innovative industry leaders who are helping to bring the next generation of medical technologies to market.

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