Alexandru Coman

Inginer Cloud @Cloudbase

Masterand @FII

www.alexcoman.com

Open-Source:

Salvează vieți!

I. Noțiuni de biologie moleculară

II. Genomul uman

III. bcbio-nextgen

IV. bcbio-nextgen-vm

Cuprins

Prezentarea atinge un subiect sensibil și conține imagini ce pot fi deranjante pentru anumite grupuri de persoane.

Avertisment

I. Acidul deoxi-ribonucleic

• blueprint pentru orice ființă
• substrat molecular al vieții

I. Acidul deoxi-ribonucleic

I. Acidul deoxi-ribonucleic

I. Acidul deoxi-ribonucleic

I. Acidul dezoxi-ribonucleic

I. Aminoacizi

• Constituenți fundamentali ai organismelor vii.
• Există 64 de aminoacizi rezultați prin permutarea celor 4 baze azotate (adenină, timină, guanină, citozină).
• ADN-ul controlează așezarea corectă a celor patru baze azotate

I. Proteinele

• Sunt formate din lanțuri de aminoacizi
• Intervin în alcătuirea organismului de la cele mai simple la cele mai complexe țesuturi
• Au rol important în toate procesele fiziologice

I. Celula

• Unitatea structurală și funcțională a vieții

I. Țesuturile

• Grupuri de celule cu aceeași formă și structură ce îndeplinesc aceleași funcții

I. Organe

• Mașinării complexe ce rezolvă sarcini specifice

I. Fiecare dintre noi

II. Genomul uman

GRCh38.p3 (Genome Reference Consortium Human, Build 38)

www.ensembl.org/Homo_sapiens/Location/Genome

II. Genă

• Fragmente din ADN
• Determină o caracteristică a individului
• Intervin în funcționarea proteinelor
• Au rol în ciclul de viață al celulelor

II. Gena ochilor frumoși

II. Gena furiei

II. Gena P53

• Genă ce are ca scop suprimarea creșterii tumorale.
• Controlează creșterea celulară prin inhibarea diviziunii sau stimularea morții celulare (apoptozei).
• Probabil cea mai importantă din genomul uman.

II. Organismele vii

II. Organismele vii

II. Organismele vii

II. Mutația

Rolul meu este de a opri cancerul!

Bățul bucuriei

II. Cancer

Cancerul este o maladie genetică a celulelor somatice ce determină apariţia de mutații diferite, în gene care controlează : proliferarea celulară, ciclul mitotic, repararea ADN-ului,  apoptoză.

II. Cauze ale cancerului

Factori virali

HTLV, Epstein Barr, Hepatită B/C, Papiloma

Factori chimici

Tutun, Alcool, Medicamente

Radiații (RX, UV)

Factori genetici

Mutații genetice, Forme familiare

II. Cauze ale cancerului

După acumularea mai multor anomalii la nivelul ADN-ului, celula devine canceroasă, scăpând controlului normal al proliferării.

II. Tratament pentru cancer

• Foarte costisitor
• Foarte multe efecte adverse (grețuri, vomă, căderea părului, oboseală, depresie, toxicitate renală și hepatică etc)
• Rată mică de supraviețuire cu precădere în cazurile în care nu este descoperit la timp

II. Prevenția cancerului

Prevenția cancerului prin programe de screening:

• este simplu de aplicat și nu implică riscuri
• sensibilitate și specificitate crescută
• uşor de administrat
• poate fi utilizat ca test „de masă”
• poate să conducă la un tratament precoce şi să reducă mortalitatea specifică prin cancer
• cost scăzut psiho-social şi financiar asociat cu rezultate fals-pozitive reduse

II. Examen oncogenetic

Fișiere de configurare

Variații

Inserări / Ștergeri

SNPs

Calitatea

Aliniere

Acoperire

ARN-seq

Contificare

Metode

Analiză

Adnotări

Vizulizare

III. Ce este bcbio-nextgen ?

III. Utilitare integrate

bedtools, bcftools, biobambam, sambamba, samblaster, samtools, vcflib 

Alinierea secvențelor:

bwa-men, novoalign, bowtie2

Variații:

FreeBayes, GATK, Platypus, MuTecT, scalpel, SnpEff, VEP, GEMINI, Lumpy, Delly

RNA-seq:

Tophat, STAR, cufflinks, HTSeq

Verificarea calității:

fastqc, bamtools, RNA-SeQC

Manipularea datelor:

III. Comunitatea bcbio

Bioinformatics Core - Harvard School of Public Health

III. Comunitatea bcbio

https://github.com/chapmanb/bcbio-nextgen

III. Utilizatori

III. Mediul de rulare

bcbio-nextgen-vm

IV. Elasticluster

Elasticluster este o unealtă ce se ocupă de crearea și gestiunea unui cluster pe IaaS (Amazon EC2, Openstack, Google Compute Engine, Microsoft Azure)

IV.                    

Utilitar open-source proiectat pentru automatizarea configurarea, orchestrarea, pregătirea mediului de execuție etc.

IV. Docker

Containerele Docker izolează o aplicație într-un sistem de fișiere ce conține toate dependințele necesare pentru buna funcționare a aplicației.

IV. Lipsește din meniu ...

• există suport doar pentru Amazon EC2
• arhitectura curentă este greu de întreținut și îmbunătățit
• mult cod duplicat sau obfuscat
• codul nu este documentat
• nu sunt scrise teste

IV. Să ne pregătim de festin ...

"My general thoughts are that this is an exciting time to contribute to open source work in bioinformatics.

This will enable individuals to learning more about their genetics and tailor their lifestyles and disease management. In terms of open source bioinformatics research, this means we'll have an increasing pool of individuals interested in being able to analyze their own genomes.

We hope that this will enable everyone to investigate their own genomes and build a large community of both professional and amateur scientists."

Brad Chapman

Research Associate, Bioinformatics Core la Harvard School of Public Health

Întrebări ?

Resurse

• Documentație: readthedoc.org/bcbio-nextgen
• GitHub:
  • chapmanb/bcbio-nextgen
  • chapmanb/bcbio-nextgen-vm
  • chapmanb/bcbio-conda
• Ansible: Documentație, Resurse
• Elasticluster: GitHub
• Stated Clearly: What is a gene?
• Stated Clearly: What is DNA and How Does it Work?