Aprovechamiento de datos Genomic del cáncer pediátrico en la nube

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

Una entrevista con el Dr. Jinghui Zhang, conducto por Kate Anderton, BSCA

¿Cuál es la historia de la investigación de la genómica en el hospital de la investigación de los niños del St. Jude?

En 2007, antes del advenimiento de la generación siguiente que ordenaba, el St. Jude utilizó microarrays para caracterizar la variación y Sanger del número de la expresión génica y de copia que ordenaban para determinar mutaciones de la serie en leucemia. Los experimentos, llevados por el Dr. James Downing y el Dr. Charles Mullighan, eran considerados una ruptura importante en ese entonces.

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En 2010, los estudios del genoma comenzaron realmente a sacar en todo el mundo. El St. Jude lanzó USD el proyecto $60 millones en colaboración con la universidad de Washington llamada el proyecto pediátrico del genoma del cáncer (PCGP) para investigar cánceres pediátricos importantes con resultados muy pobres usando la secuencia entera del genoma.

Cuando, solamente un genoma humano del cáncer había sido ordenado usando la siguiente-generación que ordenaba (NGS), y ésta era el genoma de AML. Cuando primero comenzamos el proyecto, el objetivo era conseguir la universidad de Washington para hacer la secuencia, pues eran los que habían ordenado el genoma de AML y así, tenía la tecnología para realizar más análisis.

Sin embargo, ahora tenemos personas muy integrantes que vienen de todas las áreas de la investigación de cáncer, de los guías clínicos en St. Jude que trabaja sobre leucemia, tumores sólidos y tumores cerebrales, a los líderes científicos en estas áreas y biólogos de cómputo que trabajen junto a ellos.

El empuje grande en el momento está consiguiendo el proyecto pediátrico del genoma del cáncer terminado. Organice I del proyecto, que se centró en caracterizar los paisajes genomic de cánceres pediátricos importantes, tardó tres años para terminar, a partir de 2010-2013, después transitioned a un foco en análisis de la predisposición del germline y al paisaje epigenomic entre 2013-2015.

El proyecto ahora es en su tercera fase, y los esfuerzos clínicos reales de la genómica han comenzado. Los primeros dos años (2015-2017), implicados mucha formulación de planes y revelado de la infraestructura de secuencia clínica, y extensión de la investigación del germline para incluir a sobrevivientes a largo plazo del cáncer pediátrico. Ahora estamos comenzando la prueba clínica en tiempo real para cada paciente en St. Jude.

¿Cuál es nube del St. Jude y qué ofrece a la comunidad de investigación global?

La investigación del St. Jude ha generado datos importantes en cáncer pediátrico, y el nuestro Dr. Downing y la institución del CEO en conjunto está comprometido a compartir datos con la comunidad de investigación más amplia. Todos los datos de PCGP se han cargado por teletratamiento a los depósitos centralizados público.

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Los científicos que quieren los datos hacen una petición, consiguen aprobados, y transfieren los datos directamente a su propia infraestructura que calcula local. El acceso de datos se ha concedido a 300 laboratorios de investigación a través del mundo.

Qué motivado para desarrollar la nube del St. Jude éramos la realización que transferir datos directamente de un depósito público a una infraestructura que calcula local es un proceso que toma tiempo y solamente posible para los investigadores con el acceso a la infraestructura que calcula grande.

Los datos de recibimiento sobre la nube del St. Jude democratizarán el acceso de datos y permitirán a científicos centrarse en análisis innovador de realización en vez de datos de la transferencia directa. Los científicos pueden llegar hasta datos usando nuestras herramientas de la visualización y traer sus propias herramientas a la nube realizar análisis innovador.

¿Qué impacto usted piensa St. Jude que nube tiene en atención a los pacientes?

La nube del St. Jude atrae dos tipos principales de utilizador. Uno es los informáticos y los biólogos de cómputo que están interesados al la aplicación de sus herramientas de análisis innovadoras a nuestros conjuntos de datos y usar los datos para hacer nuevos descubrimientos. El otro es científicos de translación que persiguen nuevos tratamientos y pruebas diagnósticas.

Nuestros conjuntos de datos revisten el genoma entero, tan allí son inevitable componentes del genoma que no hemos explorado con gran detalle todavía. Alguien con un interés determinado de la investigación puede utilizar el St. Jude de los datos ha recolectado como un punto de partida para una nueva investigación de la investigación.

También, si otro laboratorio encuentra las mismas mutaciones que lo hacemos, pueden combinar sus datos con los nuestros en la nube del St. Jude, que puede ofrecer suficiente potencia estadística usando los datos comunes. El encontrar estadístico importante podía conducir el revelado de nuevos tratamientos y de técnicas diagnósticas.

Mi sueño es que los investigadores comenzarán a compartir datos más rutinario y la comunidad científica puede trabajar en conjunto. Como dije, el cáncer pediátrico es una enfermedad muy rara, y si no compartimos datos, será muy difícil moverse adelante con protocolos de tratamiento y clasificar cánceres más detalladamente para el remedio de la precisión.

Describa por favor su investigación reciente en el campo del cáncer pediátrico en St. Jude.

Mi papel más reciente, publicado en naturaleza, se centró en resultados de un estudio del análisis del cubeta-cáncer, que fue realizado en colaboración con el Instituto Nacional del Cáncer (NCI). Realizamos análisis genoma-anchos de la firma de la mutación en casi 1.700 leucemias pediátricas y tumores sólidos.

Antes de que el estudio, nosotros no preveyera considerar una configuración llamativa en términos de firmas de la mutación, porque a diferencia de los adultos que consiguen el cáncer, no exponen a los niños a muchos factores de riesgo ambiental para el cáncer, tal como humo del cigarrillo o radiación ULTRAVIOLETA. Por lo tanto no preveímos que el ambiente fuera un principal contribuyente.

Sin embargo, nos sorprendieron encontrar una firma ULTRAVIOLETA en ocho leucemias aneuploides. ¿Nosotros después se preguntaba, es esta observación real o es apenas una fortuita encontrando eso está presente a ese grupo de pacientes del grupo de la oncología de los niños que muestreamos?

Pues tenemos solamente ocho pacientes el salir del estudio de cerca de 300 casos, necesitaremos replegar el estudio en una cohorte independiente. Sin embargo, el Dr. Scott Newman, guía del grupo para el análisis de la bioinformática en el St. Jude que está llevando el aspecto científico de la nube del St. Jude, explorado si podemos utilizar los datos ya en nube del St. Jude para replegar la firma ULTRAVIOLETA nosotros encontró de la cohorte del DIENTE.

Muy nos satisfacen para ver que la firma ULTRAVIOLETA fue replegada. Además, la réplica fue hecha en una cohorte analizada en una plataforma de secuencia que es diferente de ésa usada en el estudio del NCI, más futura confirmando que la configuración no es un artefacto de la secuencia.

Por lo tanto, ahora hemos replegado las conclusión en dos cohortes independientes, usando dos diversas plataformas de secuencia, así que nos sentimos muy confiados sobre los resultados. Un estudio tiene gusto de eso, si usted intentara transferir los datos directamente, tardaría típicamente por lo menos un medio año, condición atmosférica mínima; considerando que el calcular en la nube del St. Jude tarda una parte de ese vez de terminar.

¿Qué tecnología usted utilizó para realizar su investigación?

Hay diversos aspectos a la tecnología. Tenemos nuestro propio atado local del ordenador de alto rendimiento, pero una plataforma de la nube permite que tabulemos en incluso recursos que calculan más grandes para manejar calcular intensivo.

Mientras que el St. Jude comienza a utilizar los resultados de la genómica clínica para la terapia, necesitamos terminar análisis de datos en un periodo de tiempo fijo. Por lo tanto, necesitamos vencer el atascamiento de cómputo que nos retiene en los escenarios específicos de la informática, y una de las maneras que esto puede ser hecha está con tecnología de la nube.

También estamos comenzando a traer conjuntos de datos de perfilado epigenéticos en la nube del St. Jude. Pensamos que esto será muy útil en la interpretación de las variantes reguladoras en regiones de la no-codificación. Éstas son las áreas del genoma humano que se han caracterizado raramente, actualmente.

Otra área es configuración del genoma 3D, observando cómo diversas regiones en el genoma interactivo. Esto nos ayudó realmente a ganar un discernimiento en las variantes reguladoras que afectan redes transcriptivas en cáncer.

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¿Cómo la tecnología está cambiando la manera que la investigación está realizada en St. Jude y a través del mundo?

Durante la última década, la tecnología ha llegado a ser mucho más accesible. Toma, por ejemplo, secuencia del genoma. En el pasado, solamente los centros grandes del genoma podían realizar la secuencia de análisis.

Ahora, usando la nube del St. Jude, los pequeños laboratorios pueden llegar hasta grupos de datos y poder de computación enormes. Si envían un espécimen a un laboratorio de referencia, pueden verificar la calidad de los datos y hacer preguntas acerca de la validez de los resultados. Pienso, de una manera, tecnología he democratizado estos análisis genoma-anchos de una manera similar a cómo Apple y Microsoft hacen las computadores accesibles al público en general.

Estamos facilitando la capacidad de los científicos del banco de trabajo de llegar hasta datos complejos de una manera que permita que apliquen conocimiento del dominio y su discernimiento científico a los datos que están ya ahí fuera. Esto permite que conectemos los puntos entre los científicos de cómputo y los científicos del banco de trabajo, que se consideran actualmente ser dos entidades separadas.

Esperamos que, con la accesibilidad creciente de estas plataformas de los análisis y el calcular, la biología de cómputo llegue a ser integrada y los científicos del banco de trabajo puede contribuir al análisis de datos, aunque pueden no entender totalmente la tecnología de ordenadores detrás de ella.

¿Qué el futuro espera para su equipo de investigación?

El estudio del cubeta-cáncer se centró en la diagnosis del cáncer, y recayó los cánceres y cómo la evolución del total, de la diagnosis a la recaída, todavía no se ha aclarado completo.

Qué quisiéramos ahora hacer es foco más en cómo los tumores se desarrollan en el tratamiento de la droga. Esperanzadamente, podemos utilizar estos datos para desarrollar las nuevas vulcanizaciones para los pacientes de alto riesgo que recaen, porque éste es el atascamiento de tratar a enfermos de cáncer pediátricos.

La segunda área que estamos trabajando conectado está estudiando la salud general de sobrevivientes a largo plazo del cáncer pediátrico. Éste es parte de una iniciativa llamada la VIDA del St. Jude, que es llevada por el Dr. Les Robison en St. Jude.

El programa de la VIDA del St. Jude sigue longitudinal a pacientes de St. Jude en sus cursos de la vida para entender mejor los riesgos para los efectos secundarios más adelante en vida. La meta no es apenas curar a pacientes con el cáncer pediátrico, pero también asegurarse de que tienen una vida sana y productiva.

Queremos entender los efectos a largo plazo de las terapias del cáncer, y si es posible utilizar datos de la genómica para determinar a pacientes en de alto riesgo para los efectos secundarios tóxicos del tarde-escenario. Esperamos que las conclusión puedan informar a la investigación futura, así que podemos desarrollar las terapias menos tóxicas que perfeccionarán la calidad de vida para los cabritos en el futuro.

Finalmente, en nuestro estudio, observábamos solamente la región de la codificación del genoma, que compara al alrededor 3 por ciento del genoma total. Ahora necesitamos observar el 97 por ciento de DNA de la no-codificación y determinar variantes.

Esto es más desafiador que observando mutaciones de la codificación, porque usted necesita entender el paisaje epigenético del cáncer pediátrico para poder tener una buena interpretación de la variante de la no-codificación que usted está observando.

¿Dónde pueden los programas de lectura encontrar más información?

Sobre el Dr. Jinghui Zhang

Jinghui Zhang, doctorado, es un biólogo de cómputo cuyo trabajo se centra en el análisis integrante de los datos en grande, multidimensionales de la genómica para entender el lanzamiento y la progresión de enfermedades.

En su carrera temprana, el Dr. Zhang participó en el revelado del algoritmo local básico ampliamente utilizado de la herramienta de la búsqueda (BLAST) de la alineación y llevó el análisis genético de la variación del genoma humano primero montado.

El laboratorio del Dr. Zhang ha desarrollado las herramientas de cómputo innovadoras para analizar y visualizar variaciones genéticas y mutaciones somáticas y ha llevado el estudio pediátrico más grande del cubeta-cáncer en colaboración con el Instituto Nacional del Cáncer.

El grupo de investigación del Dr. Zhang es sobre todo responsable de analizar el entero-genoma que ordena los datos generados del proyecto pediátrico del genoma del cáncer de la universidad de Hospital-Washington de la investigación de los niños del 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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