基于納米孔測序的病原微生物檢測與進(jìn)化分析平臺

近日，記者從上海科技創(chuàng)新資源數(shù)據(jù)中心獲悉，由數(shù)據(jù)中心與中國科學(xué)院上海巴斯德研究所郝沛研究員、波蘭華沙理工大學(xué)人工智能系主任諾瓦克教授等專家共同研發(fā)，基于納米孔測序的病原微生物檢測與進(jìn)化分析平臺，日前更新上線。該平臺是數(shù)據(jù)中心去年2月推出的二代測序數(shù)據(jù)的病毒基因組鑒定在線服務(wù)升級版，可以檢測出包括新冠病毒、SARS、流感在內(nèi)的所有人類已知基因組的病毒，疫情期間將面向全國醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)生和醫(yī)學(xué)研究者在線免費(fèi)開放。

基因組測序是新型冠狀病毒疑似病例確診的病原學(xué)證據(jù)之一，國家衛(wèi)健委對《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版）》解讀時，特別針對診斷提到“單從臨床表現(xiàn)、胸部影像學(xué)難以鑒別，需依靠病原學(xué)檢測來區(qū)分”。可見，精準(zhǔn)的病毒基因檢測無論是新冠疫情在全球暴發(fā)初期，還是當(dāng)下新冠病毒出現(xiàn)變異毒株，更快更精準(zhǔn)的基因組測序結(jié)果，都是與時間賽跑、及時診療的重要依據(jù)。

上海科技創(chuàng)新資源數(shù)據(jù)中心副總經(jīng)理李敏介紹：“新一代納米孔測序的病原微生物檢測與分析流程從開始測序到獲得檢測結(jié)果的時間壓縮到1小時以內(nèi)。相比傳統(tǒng)的體外培養(yǎng)法和熒光PCR法，較之前二代病毒基因組鑒定與核酸檢查，新型基因測序在臨床病原微生物檢測中范圍更廣、準(zhǔn)確率更高，而基于納米孔測序的儀器也具有便攜性強(qiáng)、價(jià)格低廉、測序速度快等優(yōu)勢，可以在不同級別的醫(yī)院使用。另外，數(shù)據(jù)中心基于遺傳進(jìn)化樹研發(fā)進(jìn)化分析模塊，力求實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)新型病毒、鑒定傳播鏈條、發(fā)現(xiàn)超級傳播者和指導(dǎo)用藥方案等功能?！?/p>

上?？萍紕?chuàng)新資源數(shù)據(jù)中心首席技術(shù)官張嘉銳表示：“新一代測序分析平臺的研發(fā)對于底層技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施有很高的要求。數(shù)據(jù)中心目前已完成云平臺的搭建，已擁有1PB的存儲能力、20多臺資源服務(wù)器以及2臺GPU服務(wù)器（Tesla P40），可以滿足研發(fā)和在線數(shù)據(jù)分析的需求。在算法方面，數(shù)據(jù)中心主要聚焦提高識別準(zhǔn)確率，此次的升級平臺就是以常見病原微生物的納米孔測序數(shù)據(jù)為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，采用遷移學(xué)習(xí)方法，對當(dāng)前的CNN算法優(yōu)化參數(shù)，并嘗試融合CTC、RNN等人工智能算法，爭取F值（準(zhǔn)確率和召回率的調(diào)和平均值）優(yōu)于現(xiàn)有識別算法。”

據(jù)悉，由于三代測序的門檻要求降低，數(shù)據(jù)中心正計(jì)劃將三代測序分析平臺下沉至社區(qū)醫(yī)院等基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)，通過統(tǒng)一的在線平臺提供分析服務(wù)，數(shù)據(jù)中心將提供從測序儀數(shù)據(jù)接口到線上分析平臺的“一條龍”服務(wù)；各相關(guān)機(jī)構(gòu)也可以自行完成測序后，將數(shù)據(jù)上傳到平臺進(jìn)行在線分析；對于醫(yī)院、疾控中心等對數(shù)據(jù)保密性要求較高的機(jī)構(gòu)，數(shù)據(jù)中心支持本地化部署分析平臺，定期維護(hù)和更新。

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