中国科学家将基因组分析速度提升5倍

中国科学家将基因组分析速度提升5倍

自基因组学技术问世以来,测序与分析一直是基因组学技术中最主要的两个环节。实际上,与繁重的测序工作相比,基因组的分析也同样复杂,需要耗费大量时间。

当国家政策的指引、扶贫干部的帮扶、贫困户的奋斗,“三股劲儿拧成了一股绳”,迸发出的是“万众一心加油干,越是艰险越向前”的力量。

《通知》要求,各级党委和领导要自觉站在政治和全局的高度,充分认清军衔晋升政策调整的重要性和必要性,切实把思想和行动统一到习主席和中央军委的决策部署上来,采取有力措施抓好贯彻落实。

海兴村过去的村道都是“水泥”路——下雨后泥泞不堪,没有靴子出不了屯,“靴子屯”外号由此而来。

从驻村工作队送来第一头母猪,到最多时养60多头,闫鹏的日子越过越滋润。就在几年前,身患脑梗、一身外债的他还在为基本生活犯愁。

2013年起,阮珏和美国哈佛医学院的博士李恒在德布鲁因图基础上,设计出一个新的组装图理论——模糊布鲁因图。通过重新对短串进行定义,它能够容忍高噪音数据,并随后对生成组装图和恢复基因组序列做了大量相应的重构,使其兼具高效率和高容错的优点。

日前,中国农业科学院深圳农业基因组研究所阮珏团队在《自然·方法学》上发表了第三代测序数据组装算法Wtdbg,极大提高三代测序数据的分析效率,与今年4月发表在《自然·生物技术》上的Flye算法相比,分析速度提升了5倍,并首次将测序数据分析时间降低到少于测序数据产出时间。

2015年,中央扶贫开发工作会议在北京召开,脱贫攻坚战的号角声传到了“中国东极”。

“中国东极”百年小康企盼

“以前的泥草房都快塌了,外面下大雨、屋里下小雨,玻璃也都是碎的,只能用胶布粘上将就着!”闫鹏对自己的“穷窝棚”记忆深刻。如今,他住上了温暖宽敞的彩钢房。

在抚远市,这样的“靴子屯”曾经不在少数。抚远人常常说自己占着“四极”:自然条件极其恶劣、基础条件极其落后、产业结构极其单一、生活水平极其困苦。1994年,抚远被列为国家级贫困县。

江苏自贸区南京片区通报“诞生”百日“成绩单”。崔晓 摄

“如今,完成一个人的全基因组测序是普通家庭都可以负担起费用的‘平常’事情了。以三代测序为例,完成个人全基因组测序仅需1天时间、费用低于5万元。”论文作者、中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员阮珏告诉经济日报记者。

20世纪60年代的抚远,“一条马路一盏灯,一个喇叭全县听”,农村是“家家土草房、户户煤油灯”,产业是“轻工业织渔网,重工业挂马掌”。

2020年元旦,第一缕阳光照进抚远市海青乡海兴村脱贫户闫鹏家时,屋里的柴火锅已经支起来了。老伴石桂芝忙着烧水,闫鹏准备喂猪、清理圈舍。

2013年,阮珏与李恒合作开始了测序数据分析方法如组装算法的开发,力求推动测序数据的分析速度更快、分析质量更高。2016年,他们的研究结束,并将研究成果Wtdbg对所有人免费开放使用。3年来,这项成果不仅被几十篇学术论文引用,还被国内多家基因测序分析公司作为主要组装分析工具,并且在2019年世界大学生超算竞赛中作为性能测试赛题。

在抚远市边民互市贸易区内,糖果、面粉、食用油等各类俄罗斯商品琳琅满目,在售商品有约1.9万种,游客们的购物车里塞得满满当当。“依托扶贫政策,贫困边民与经销俄货商户每20人自愿建立互助组,通过利益联结机制以富带贫。”抚远市商务和口岸局副局长聂志刚说,一些贫困边民年增收6000元至24000元不等。

抚远市乌苏镇抓吉赫哲族村民俗技艺农民专业合作社里,40岁的曹丽飞正带领村民将鱼松、鱼酱、鱼罐头等鱼产品装箱打包,准备发往北京、上海等地。在抚远,赫哲文化旅游产业中的鱼皮工艺品、特色民宿等也颇受欢迎,成为边民脱贫致富的“法宝”。

解决了“两不愁三保障”,“奋斗致富”成为许多贫困户的“小目标”。49岁的李春喜,自幼失去了一条腿,与聋哑的弟弟相依为命。多年贫困磨光了他的心气,扶贫干部来家里走访,麻木的他连半个字也不愿多说。

“全国有18个自贸区,如果政策没有竞争力,就没有人来了。我们的制度创新是动态的,将持续通过改革,提升政策创新的力度。”张敬华强调。(完)

2020年是脱贫攻坚决战决胜之年。黑龙江和乌苏里江畔,新时代的乌苏里船歌正在唱响。(参与采写:姜贺轩)

南京市委副书记、代市长韩立明介绍,此次出台的《意见》更为突出自贸区的开放性、灵活性、首创性和优先性。“在《意见》的28条政策中,属于全国首创的有11条,占到40%左右。比如,在健全国际化商事法治体系上,在全国率先提出建设首个法治园区;在完善人才服务方面,提出的建设海外人才综合服务平台等,均为全国首创的政策举措。”

“小康不小康,关键看老乡”。抚远人有着对美好生活的向往,他们渴望着脱贫,渴望着奔小康。

《通知》明确,要紧跟军官政策制度改革实施进程,在先行调整指挥管理类军级以上军官军衔晋升政策基础上,加快推进师级以下军官、专业技术类军官军衔晋升政策调整,确保军衔晋升政策调整与军衔主导制度设计理念一致、无缝对接。

奔向全面小康,“东极”再借“东风”。“我们虽地处偏远、产业基础薄弱,但正因如此才有了一方净土,而且近年来通了飞机、火车、高速,基础设施不断完善,有了发展旅游业、边贸、特色农业等新兴产业的条件。”抚远市委书记周宏说。

关键钥匙:模糊布鲁因图

为更进一步细化南京片区的优惠措施和支持力度,当天还同时发布了《关于促进中国(江苏)自由贸易试验区南京片区高质量发展的意见》(下文简称《意见》),该《意见》随附了南京片区针对创新生态体系、集成电路产业、生命健康产业、金融创新发展、人才发展等9个方面的具体支持措施。

猪圈里,30多头猪膘肥体壮。“年前有19头能出栏,卖上6万元不成问题!”年近七旬的老闫一边清理猪圈一边盘算着。

唱响新时代乌苏里船歌

红日微露,中俄界江黑龙江与乌苏里江交界处,千里冰封的江面上,江雪映衬出金色光芒。“中国东极”黑龙江省抚远市,是我国大陆最早迎接太阳的地方,也曾是我国最东的国家级贫困县。今天,昔日苦寒荒凉地摘掉了“穷帽子”,迎来了走向全面小康的曙光。

2017年起,抚远市要求帮扶干部每月至少帮助贫困户“打扫一次卫生、解决一件难事、举行一次联欢、进行一次评比、召开一次座谈”,“五个一”的“小事”拉近了干群心与心的距离。

“我们收到大量反馈,不仅有助修订算法软件中的漏洞,还带来了新想法和思路。算法需要不断在实践中完善,只有通过更多实际应用,我们才能更有效调整改进这套算法。目前的算法与2016年相比已经是2.0版本,而更高版本的算法于今年初也开始了研究。”阮珏告诉记者。

在抚远市黑瞎子岛镇东安村附近,冰雪下的蔓越莓植株正在“冬眠”。“种植蔓越莓对环境、温度和水资源的要求都很高。”抚远红海植业有限公司总经理李峰说,“抚远是未被污染的‘白纸’,最适合发展这种生态农业。”

DNA测序技术成熟于上世纪70年代中后期,1990年人类基因组计划的提出,将基因组测序技术逐步由实验室迈入商业化阶段;到2004年人类基因组计划完成时,第二代基因组测序技术已经相对成熟,开始大规模商业化应用;2013年,单分子等第三代测序技术出现,也预示着测序技术应用更广,测序的成本越低。

然而,随着近年来基因组学技术发展突飞猛进,这种状况正在逐步改变。

Wtdbg算法的开发得益于一个新的组装图理论——模糊布鲁因图的提出。模糊布鲁因图借鉴了德布鲁因图的思想,将测序数据切分为固定长度的短串,再从短串构建出的图上恢复出全基因组序列。

江苏省委常委、南京市委书记张敬华表示,南京片区自建立之初就致力于成为吸引投资和创业的“优惠政策的洼地”和“科技创新的高地”。据其通报,在成立一百多天里,南京片区持续加大先行先试和政策创新力度,其中,今年江苏省向商务部汇报的6个全国可复制可推广的创新案例中,南京片区有3个;在产业创新上,知识产权综合管理体制改革不断深化;在营商环境上,探索实行“信用+承诺”绿色直通审批新模式,并全力打造一流国际商事法治服务环境。

抚远市浓桥镇东方红村70岁的脱贫户屈晶感念着好政策:“新房通上了自来水,再也不用犯愁挑井水了!”

“百天来,南京片区累计新增企业3000余家,平均每个工作日新增企业48家,同比增长59%;累计新增注册资本350亿元。剑桥南京科创中心正式奠基,华为鲲鹏生态产业基地开园运营,世界500强企业思爱普江苏创新赋能中心、500亿元规模先进制造业国家大基金等纷纷落户。今年前三季度,片区内的集成电路、基因及生命健康产业主营业务收入同比分别增长达156%、65%。”张敬华介绍。

张敬华坦言,“很多全国首创和国内领先的(政策)都在《意见》中得到体现。希望能够给在南京片区落地生根的企业和人才真正的‘获得感’。”

与贫困户一起奋战的,是一个个踏实肯干的扶贫干部。海青乡海兴村驻村第一书记付宏祥是个“90后”。“挑水、烧炉子、清厕所,在城里时没想到这辈子还能干这三件事。”筹措资金修路、改造自来水、改造危房、发展特色养殖……付宏祥和工作队一步一个脚印终于赢得了老乡们的认可。

扶贫先扶志,扶贫必扶智。2016年,帮扶人给李春喜找来了国家级非物质文化遗产赫哲族鱼皮艺术的传承老师,他自此专心苦练“绝活儿”,不仅成功脱贫,打了多年光棍的他还找到了女朋友。“奔向全面小康,我没掉队!”他说。

2018年8月17日,国务院扶贫办在北京举行新闻发布会,向中外媒体介绍了40个贫困县的退出情况,抚远位列其中,“中国东极”终于甩掉了“穷帽子”。

60岁的抚远市寒葱沟镇红旗村脱贫户于秀华没想到,自己表皮溃烂发黑20多年的腿,有朝一日还能治好。

在测序技术日新月异的同时,分析技术也在共同成长。以人类基因组组装为例,在2014年需要消耗50万个CPU小时,且只能在超大计算机集群上进行。因而,以全基因组组装方式对群体进行测序分析已经成为生物医学研究的趋势。

这个基地种植了4200亩蔓越莓,通过“公司+基地+农户”的方式,帮助当地农民创收。项目自成立以来带动贫困户102户,每户每年实现增收3000元,带动257户特殊帮扶户共计增收44.96万元。

《通知》按照统筹设计、职衔对应、积极稳妥的原则,重点对军衔套改对象范围、军衔晋升和套改办法、军衔级别起算时间等作出规范,对批准权限、办理程序、晋升军衔仪式等作了明确。

今年8月30日,南京片区正式揭牌,成为自上海自贸区后,长三角地区的又一经济政策开放“特区”。

上世纪90年代,德布鲁因图被引入基因组组装领域,其以速度优势常用于第二代测序数据的组装分析,但因测序噪音极高,从未成功应用在第三代测序数据。

近年来,生物信息学领域的科学家们致力于改变这种数据产出速度远高于数据分析速度的尴尬状况,不断开发出更高效的组装分析算法。

抚远市357户690人的建档立卡贫困户中,因病致贫的有182户357人。健康扶贫是一场“硬仗”。驻村工作队来了之后,主动上门为于秀华讲解健康扶贫政策,她到省城治好了腿,1.4万元的治疗费,自己只花了1000多元。