由 GPU 驅(qū)動(dòng)的 NVIDIA Clara Parabricks v3 的最新版本。 7 包括對(duì)種系變體調(diào)用者的更新、對(duì) RNA 序列管道的增強(qiáng)支持以及基因面板的優(yōu)化工作流程?，F(xiàn)在有超過 50 種工具， Clara Parabricks 為臨床和研究工作流程中的基因面板、外顯子組和基因組提供準(zhǔn)確和加速的基因組分析。

迄今為止， Clara Parabricks 已經(jīng)證明，與基于 CPU 的環(huán)境相比，用于全基因組工作流程（ 22 分鐘內(nèi)完成端到端分析）和外顯子組工作流程（ 4 分鐘內(nèi)完成端到端分析）的最先進(jìn)生物信息學(xué)工具的速度提高了 60 倍。大規(guī)模測(cè)序項(xiàng)目和其他全基因組研究能夠在單個(gè) DGX 服務(wù)器上每天分析 60 多個(gè)基因組，同時(shí)降低了相關(guān)成本，產(chǎn)生了比以往任何時(shí)候都有用的見解。

包括 泰國(guó)國(guó)家生物銀行 、 人類基因組中心與東京大學(xué) 、 基因組學(xué)研究院 、 圣路易斯華盛頓大學(xué) 、 Regeneron 遺傳學(xué)中心和英國(guó)生物銀行 和 斯坦福大學(xué) Euan Ashley 的實(shí)驗(yàn)室 在內(nèi)的許多組織正在使用 Clara Parabricks 進(jìn)行快速基因組和外顯子組分析，以用于大人口項(xiàng)目、危重患者以及其他癌癥和遺傳病項(xiàng)目。他們的工作旨在準(zhǔn)確、快速地識(shí)別致病變異，與加速的下一代測(cè)序和加速的基因組分析保持同步。

NVIDIA Clara Parabricks v3.7 概述

通過支持獨(dú)特的分子標(biāo)識(shí)符（ UMIs ），也稱為分子條形碼，加快和簡(jiǎn)化基因面板工作流程。

使用第二個(gè)基因融合調(diào)用者 Arriba 和 RNA-Seq 定量工具 Kallisto 對(duì)轉(zhuǎn)錄組工作流的 RNA-Seq 支持。

用 ExpansionHunter 檢測(cè)短串聯(lián)重復(fù)序列（ STR ）。

集成最新版本的生殖系調(diào)用者 DeepVariant v1 。 1 和 GATK v4 。 2 為單倍型。

一個(gè) 10 倍加速的 BAM2FASTQ 工具，用于將存儲(chǔ)為 BAM 或 CRAM 文件的存檔數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回 FASTQ 。數(shù)據(jù)集可以根據(jù)新的和改進(jìn)的引用進(jìn)行更新。

圖 1:Clara Parabricks 3.7 包括用于基因面板的 UMI 工作流程、用于短串聯(lián)重復(fù)序列的 ExpansionHunter 、包含 DeepVariant 1.1 和 GATK 4.2 版本，以及用于 RNA Seq 工作流程的 Kallisto 和 Arriba 。

Clara Parabricks 3.7 加速和簡(jiǎn)化了基因面板分析

盡管全基因組測(cè)序（ WGS ）由于大規(guī)模的人群計(jì)劃而不斷增長(zhǎng)，但基因面板仍然主導(dǎo)著臨床基因組分析。隨著時(shí)間成為臨床護(hù)理中最重要的因素之一，加速和簡(jiǎn)化基因小組工作流程對(duì)于臨床測(cè)序中心至關(guān)重要。通過進(jìn)一步減少與基因面板相關(guān)的分析瓶頸，這些測(cè)序中心可以更快地向臨床醫(yī)生返回結(jié)果，提高患者的生活質(zhì)量。

用于基因檢測(cè)的癌癥樣本通常來(lái)自實(shí)體腫瘤或患者血液（液體活組織檢查）中的無(wú)細(xì)胞 DNA 。與 WGS 的發(fā)現(xiàn)工作相比，基因小組狹隘地專注于識(shí)別已知基因中的基因變體，這些基因要么會(huì)導(dǎo)致疾病，要么可以通過特定療法進(jìn)行靶向治療。

遺傳性疾病的基因面板通常測(cè)序覆蓋率為 100 倍，而癌癥測(cè)序的基因面板測(cè)序深度要高得多，液體活檢樣本的測(cè)序深度高達(dá) 1000 倍。檢測(cè)與癌癥相關(guān)的低頻率體細(xì)胞突變需要更高的覆蓋率。

為了提高這些基因面板的檢測(cè)極限，使用了分子條形碼或 UMI ，因?yàn)樗鼈冿@著降低了背景噪聲。這一檢測(cè)極限適用于液體活組織檢查，可以包括數(shù)以萬(wàn)計(jì)的檢測(cè)范圍，并與 UMIs 相結(jié)合，以識(shí)別血液中循環(huán)的大海撈針體細(xì)胞突變。高深度基因面板測(cè)序可以在更多測(cè)序讀取所需的處理中重新引入計(jì)算瓶頸。

使用 Clara Parabricks ， UMI 基因面板現(xiàn)在可以比傳統(tǒng)工作流程快 10 倍，在不到一小時(shí)的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生結(jié)果。

分析工作流程也得到了簡(jiǎn)化。從 raw FASTQ 到 consensus FASTQ ，與傳統(tǒng)的 Fulcrum Genomics （ Fgbio ）等價(jià)物相比，單個(gè)命令行運(yùn)行多個(gè)輸入，如下面的示例所示。

圖 2:Clara Parabricks 3.7 與 Fgbio 等效物相比，簡(jiǎn)化并加速了基因面板 UMI 工作流程。

Arriba 和 Kallisto 的 RNA Seq 支持

正如基因面板對(duì)于癌癥測(cè)序分析很重要一樣， RNA-Seq 工作流程對(duì)于轉(zhuǎn)錄組分析也很重要。除了恒星融合， Clara Parabricks v3 。 7 現(xiàn)在包括 Arriba ，一種基于恒星的融合檢測(cè)算法 RNA 序列比對(duì)器?；蛉诤鲜莾蓚€(gè)不同的基因由于染色體的巨大改變而結(jié)合在一起，與從白血病到實(shí)體瘤等多種不同類型的癌癥有關(guān)。

Arriba 還可以檢測(cè)病毒整合位點(diǎn)、內(nèi)部串聯(lián)重復(fù)、整外顯子重復(fù)、環(huán)狀 RNA 、涉及免疫球蛋白/ T 細(xì)胞受體位點(diǎn)的增強(qiáng)子劫持事件以及內(nèi)含子或基因間區(qū)域的斷點(diǎn)。

Clara Parabricks v3 。 7 還結(jié)合了 Kallisto ，這是一種基于偽比對(duì)的快速 RNA 序列量化工具，可從批量或單細(xì)胞 RNA 序列數(shù)據(jù)集中識(shí)別轉(zhuǎn)錄物豐度（基于測(cè)序讀取計(jì)數(shù)的 aka 基因表達(dá)水平）。 RNA 序列數(shù)據(jù)的比對(duì)是 RNA 序列分析工作流程的第一步。 Clara Parabricks 3.7 提供了轉(zhuǎn)錄本定量、讀取比對(duì)和融合調(diào)用的工具，現(xiàn)在提供了一整套支持多個(gè) RNA 序列工作流的工具。

用 ExpansionHunter 進(jìn)行短串聯(lián)重復(fù)檢測(cè)

為了支持從短讀測(cè)序數(shù)據(jù)中對(duì)短串聯(lián)重復(fù)序列（ STR ）進(jìn)行基因分型，在 Parabricks v3 中添加了 ExpansionHunter 支持。 STR ，也稱為微衛(wèi)星，在人類基因組中普遍存在。這些非編碼 DNA 區(qū)域具有類似手風(fēng)琴的 DNA 延伸，包含長(zhǎng)度在 2 到 7 個(gè)核苷酸之間的核心重復(fù)單元，串聯(lián)重復(fù)，最多幾十次。

STR 在遺傳圖譜構(gòu)建、基因定位、遺傳連鎖分析、個(gè)體鑒定、親子鑒定、群體遺傳學(xué)和疾病診斷等應(yīng)用中非常有用。

人類基因組中有許多區(qū)域由這些重復(fù)序列組成，它們的重復(fù)次數(shù)會(huì)增加，從而導(dǎo)致疾病。脆性 X 綜合征、肌萎縮側(cè)索硬化癥和亨廷頓氏病是常見的重復(fù)相關(guān)疾病。

ExpansionHunter 旨在通過對(duì) BAM / CRAM 文件執(zhí)行有針對(duì)性的搜索來(lái)估計(jì)重復(fù)序列的大小，以便對(duì)每個(gè) STR 中完全包含的跨、側(cè)翼和側(cè)翼讀取進(jìn)行排序。

添加體細(xì)胞呼叫者并支持歸檔數(shù)據(jù)

2021 以前的版本 Clara Parabricks 帶來(lái)了一系列新的工具，最重要的是增加了五個(gè)軀體學(xué)呼叫者 MuSE 、 LoFReq 、 StRekA2 、 MutuSc2 和體細(xì)胞狙擊手，用于全面的癌癥基因組分析。

圖 3:Clara Parabricks v3 。 6.1 和 3.7 包括用于全面加速癌癥基因組分析的五位軀體來(lái)電者 Muse 、 LoFreq 、 Strelka2 、 Mutect2 和 SomaticSniper 。

此外，還添加了一些工具，以便在刪除原始 FASTQ 文件以節(jié)省存儲(chǔ)空間的情況下利用歸檔數(shù)據(jù)。 BAM2FASTQ 是 GATK Sam2fastq 的加速版本，它將現(xiàn)有 BAM 或 CRAM 文件轉(zhuǎn)換為 FASTQ 文件。這允許用戶將測(cè)序讀數(shù)重新調(diào)整到一個(gè)新的參考基因組，這將允許調(diào)用更多的變體，同時(shí)為研究人員提供將所有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化為同一參考的能力。使用現(xiàn)有的 fq2bam 工具， Clara Parabricks 可以在不到 2 小時(shí)的時(shí)間內(nèi)將讀取從一個(gè)參照物重新排列到另一個(gè)參照物，從而獲得 30 倍的全基因組。

圖 4:Clara Parabricks v3 。 7 添加了帶有單倍型調(diào)用程序的種系變體調(diào)用程序 DeepVariant 1.1 和 GATK 4.2 的最新版本。

使用 免費(fèi)提供 90 天試用評(píng)估許可證 為您的種系、癌癥和 RNA 序列分析工作流試用 GPU 加速的 NVIDIA Clara Parabricks 基因組分析工具。

通道 NVIDIA Clara 拋物面 通過 AWS Marketplace 在本地或云中進(jìn)行。

關(guān)于作者

Vanessa Braunstein 在 NVIDIA 的醫(yī)療團(tuán)隊(duì)從事產(chǎn)品營(yíng)銷工作。此前，她在基因組學(xué)、醫(yī)學(xué)成像、制藥、化學(xué)和診斷公司從事產(chǎn)品開發(fā)和營(yíng)銷。她學(xué)習(xí)分子和細(xì)胞生物學(xué)、公共衛(wèi)生和商業(yè)。

審核編輯：郭婷