国度生物信息中心合作开发面向TB级转录组数据的高效环形RNA检测与定量工具
近十年来,高通量测序技术的急剧发展极大推动了环形RNA(circRNA)有关钻研;沸蜶NA因其怪异的共价关合环状结构,可能有效抵抗细胞内核酸表切酶的降解,展示出远高于线性RNA的不变性,不仅成为基因调控与疾病机造钻研的前沿热点,也作为多种重大疾病的生物标志物与潜在医治靶点而备受关注。此表,环形RNA也凭借其高不变性的利益,在环形RNA疫苗等核酸药物研发中展示出了重要利用价值。然而,现有环形RNA鉴别与定量算法流程复杂,资源亏损巨大,且在鉴别精度和活络度方面仍存在不及,难以实现大规模数据中低丰度及非典型环形RNA的高效检测,极大造约了基于现有海量转录组测序数据集的环形RNA钻研的系统发展。
10月1日,国度生物信息中心高远团队与亚星游戏动物钻研所赵方庆团队在Nature Biotechnology?颁发了题为“Detecting and quantifying circular RNAs in terabyte-scale RNA-seq datasets with CIRI3”的钻研论文。该钻研开发了面向TB级转录组数据的高效环形RNA检测与定量工具CIRI3,通过创新性反向剪接序列比对与跨样本整合算法设计,实现了TB级数据的超高速处置,并可高活络鉴别低丰度及非传统剪接信号的新型环形RNA,突破了环形RNA大规模检测步骤的活络杜纂推算效能瓶颈。
针对现有环形RNA 推算工具效能低、内存占用大的问题,CIRI3创新性地选取动态多线程工作划分与分块查找战术,实现了TB级测序数据的超高效处置。例如,处置21TB SAM文件仅需105幼时,峰值内存占用45.85 GB;谡庖蛔吭交,CIRI3可实现对大规样子本的结合分析,而相较于单一样本分析,结合分析可有效预防“漏检”,使得环形RNA的检出率提升19.3%,并同时显著提升了低丰度环形RNA的检测活络杜纂定量精度。此表,CIRI3对非经典剪接信号等关键特点拥有高度的可扩大性,初次实现了对内含子自衔接型环状RNA等新亚型的系统性鉴别。进一步综合机能评估批注,CIRI3在环形RNA的鉴别与定量方面均显著优于现有工具,可为大规;沸蜶NA钻研及疾病生物标志物的系统性挖掘提供关键的技术支持。
基于CIRI3的大规模数据挖掘能力,钻研团队对涵盖30种癌症类型的2,535幼我类癌症及正常样本转录组测序数据进行了系统整合挖掘,构建了迄今规模最大的AI-ready肿瘤有关环形RNA数据资源CIRIonco。进一步评估批注,CIRI3推算的环形RNA剪接比率(BSJ ratio)在分歧批次和分歧起源的样本间阐发出高度的稳重性,其批次效应显著低于传统的反向剪接读段数,使其成为跨批次、跨平台整合分析的更优指标。钻研团队进一步基于差距剪接的环形RNA,构建了基于人为智能的组织类型溯源与疾病表型预测模型,实现了样正本源器官系统、组织类型及疾病水平的精准预测,进一步展示了环形RNA作为疾病分子分型与早期诊断生物标志物的巨大潜力。该模型还可在用户幼规模数据集上进行迁徙进建,实现优于重新训练模型的预测机能,为解析环形RNA的天生调控与职能机造提供了重要的推算工具。
综上所述,CIRI3是一个可在TB级人群队列转录组数据中高效检测和精确定量环形RNA的壮大工具,同时CIRIonco数据库为癌症有关环形RNA的钻研与职能索求提供了重要的AI-ready数据集与推算模型,为环形RNA在癌症分型和精准诊断中的利用提供了重要的步骤学工具和数据基础。CIRI3源代码可从国度生物信息中心直接下载,同时提供在线分析网页;CIRIonco数据库网址为https://ngdc.cncb.ac.cn/cirionco。
国度生物信息中心高远钻研员与亚星游戏动物钻研所赵方庆钻研员为该钻研的通讯作者,国度生物信息中心博士钻研生郑鑫、动物所张金阳副钻研员及国度生物信息中心宋利璞助理钻研员为共同第一作者。该钻研获得国度重点研发打算、亚星游戏战术性先导科技专项、国度天然科学基金等赞助。

CIRI3步骤道理

CIRIonco数据库及组织类型溯源与疾病表型预测模型
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