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用户友好的软件可以检测RNA序列数据中的病毒

本站发布时间:2025-05-09 22:52:24

加州理工学院开发的一种新的软件算法使研究人员能够轻松地在RNA序列数据中搜索病毒,使科学家能够检测样本中的病毒并研究它们如何影响生物功能

地球上单个病毒的数量几乎是深不可测的:据估计,宇宙中每颗恒星都有1000万个病毒。病毒无处不在,即使它们不会引起疾病,关于它们如何影响我们的日常生活,还有许多未被探索的问题

例如,有理论认为,一些神经退行性疾病,如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症,可能起源于病毒感染。新算法建立在一个名为kallisto的现有软件工具上,现在可以揭示这个以前看不见的病毒世界的运作方式

这项研究是在计算生物学、计算和数学科学布林教授Lior Pachter(BS'94)的实验室进行的。4月22日,一篇描述这项研究的论文发表在《自然生物技术》杂志上

“例如,当对人类肺部样本的RNA进行测序时,你捕获了所有的RNA——主要是人类的,但也包括感染人类细胞的任何病毒的RNA,”该研究的第一作者、前研究生Laura Luebbert(博士'24)说。“使用标准分析方法,通常会丢弃有关病毒存在的信息。然而,我们的工具允许研究人员保留和量化这些数据,即使是对于意外或新的病毒。”

现代转录组工具测量细胞中表达的基因,并产生了大量的序列数据。单细胞RNA测序等技术可以识别单个细胞中存在的转录组物质,使研究人员能够了解样本中不同类型细胞的内部运作。原则上,这些数据也为研究这些样本中存在的病毒提供了机会;新工具使这成为可能

kallisto是一个能够区分序列数据中病毒遗传物质的计算程序。导致常见传染病的绝大多数病毒是RNA病毒(使用RNA而不是DNA作为遗传物质的病毒),它们共享一个关键的蛋白质机制,称为RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)。通过寻找这种蛋白质的基因序列,kallisto可以以最小的计算成本识别出100000多种病毒

Luebbert和她的团队设想该工具将在数据集中广泛使用,以监测新出现的疾病并研究我们周围广阔的病毒世界。

“该产品是一个软件工具,旨在对任何生物学家都友好,”Pachter说。“我们建立了一个名为PalmDB的数据库,该数据库最初由研究人员Robert C.Edgar和Artem Babaian开发,我们添加了自己新颖的算法思想。任何有序列数据的研究人员都可以运行kallisto,找出他们的样本中有什么病毒,以及它们存在于哪些细胞中。”

More information: Laura Luebbert et al, Detection of viral sequences at single-cell resolution identifies novel viruses associated with host gene expression changes, Nature Biotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41587-025-02614-y

Journal information: Nature Biotechnology

Provided by California Institute of Technology

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