Почему у биологов появилась потребность в новых типах компьютеров? Какие задачи они должны решать? Каково программное обеспечение необходимых компьютеров? И какие центры по секвенированию и обработке данных являются ведущими в мире? Об этом рассказывает научный сотрудник лаборатории эволюционной геномики ФББ МГУ имени М. В. Ломоносова Сергей Науменко.
В 90-х годах был начат проект «Геном человека» — решили прочитать геном человека, и это удалось сделать усилиями десятков лабораторий по всему миру. Обошлось это довольно дорого, около 3 млд. долларов, и заняло около 13 лет — геном был опубликован в 2003–2004 годах. То есть чтобы геном прочитать, нужно было столько усилий. Сейчас ситуация изменилась: с изобретением новых приборов высокопроизводительного секвенирования можно прочитать 10 геномов человека за 2 недели и за довольно низкую цену. Но при построении такой системы нужно иметь технически проработанный проект. И перед тем как его покупать, устанавливать, нужно задаться вопросом, кто будет создавать эту архитектуру компьютера. Обычно это происходит неявно при взаимодействии заказчика, ученых и тех людей, которые поставляют оборудование.
Что же делают биологи, когда у них появляется секвенатор и им нужно построить новый компьютер для обработки данных? Они никогда раньше не видели компьютера больше, чем ноутбук, и поэтому построение такого компьютера вызывает большое замешательство. Что делать в такой ситуации? Естественно, обращаются к специалистам в области суперкомпьютера — эта область хорошо развита в России, достаточно посмотреть на сайт supercomputers.ru, на котором перечислены основные суперкомпьютеры. Однако все эти суперкомпьютеры предназначены для других задач, чем обработка геномных данных: для расчетов физических уравнений, математической физики, гидродинамики — и не подходят для обработки геномных данных.
С появлением высокопроизводительных секвенаторов впервые появилась возможность дешево получать геномные данные на уровне полного генома, а не каких-то участков определенных генов, и это открыло совершенно новые возможности в эволюционной и медицинской геномике. Вы можете взять популяцию и прочитать геномы сразу 20-50 образцов, и проверить всю популяционную генетику просто исходя из генотипов этих организмов. В медицине для любых предсказаний нужно множество «повторностей», то есть нужно отсеквенировать 50-100 пациентов, чтобы можно было о чем-то говорить. Поэтому и нужны эти секвенаторы, и нужно обрабатывать такие огромные объемы данных.
