Tecnología de análisis de datos para secuencia genómica

La secuenciación del genoma consiste en dividir el ADN en varios fragmentos y ordenarlos en secuencias. Los expertos médicos utilizan estos datos para entender la composición genética de los virus, por ejemplo. Este método fue clave a la hora de apoyar los esfuerzos de salud pública durante la pandemia. El entendimiento del código genético del coronavirus contribuyó para que los científicos diseñaran vacunas eficaces.

Los investigadores también pueden comparar estas secuencias individuales para identificar anomalías en el código genético de una persona. Las variantes en el ADN pueden representar problemas de salud, ya que se han relacionado con diversos tipos de cáncer y trastornos del desarrollo, señaló la revista American Scientist.

Huawei colabora con el Hospital West China para estudiar el modo en que los factores ambientales y de comportamiento afectan a los genes. Este enfoque se conoce como multiómica, y puede ofrecer a los médicos una mejor comprensión de cómo los cambios moleculares contribuyen en el desarrollo y el padecimiento de enfermedades.

Así se puede utilizar esta información para personalizar el tratamiento médico. “La innovación acelerará la aplicación generalizada del big data en la medicina de precisión”, afirmó el Dr. Yu Haopeng, científico de datos del Hospital West China.

En 2020, Huawei se asoció con el hospital para analizar los genes de cien mil pacientes chinos con enfermedades raras. El proyecto hizo posible la creación de medicina personalizada, la localización de mutaciones genéticas y la predicción de la susceptibilidad de una persona enfermedades, así como su respuesta a los medicamentos.

Desafíos en la secuenciación de genomas

La solución de análisis de datos de alto rendimiento de Huawei contribuyó en la reducción del tiempo de análisis de la secuenciación del genoma en el hospital de 24 horas a solo siete minutos.

El éxito de este método se logró al superar tres retos centrales: en primer lugar, cuando los datos de cada paso del proceso de secuenciación del genoma se almacenan en lugares diferentes, los científicos corren el riesgo de perderlos al transferirlos. Una interrupción de la red, por ejemplo, supondría un problema. Esto podría disminuir la eficacia del análisis. En un panorama idea, se podría permitir el acceso a los usuarios a los mismos datos en las diferentes etapas de la secuenciación del genoma.

En segundo lugar, la secuenciación del genoma ocupa demasiado espacio de almacenamiento. Huawei calcula que los datos del genoma de una persona ocupan unos 100 GB. Esto equivale a unos 208 días de navegación 24/7, según Broadband Wherever. Los esfuerzos de secuenciación tendrían que atender a los cientos de miles de pacientes que atiende un hospital.

En tercer lugar, el análisis de todos estos datos requiere recursos informáticos intensivos. Este proceso implica la transmisión masiva de datos, lo que impone enormes presiones sobre los anchos de banda de la red.

Una solución para tres problemas

Para superar todos estos desafíos, la secuenciación del genoma requiere de una plataforma que pueda integrar de manera fluida los datos de cada paso, soportar un gran ancho de banda de red y gran potencia de procesamiento, así como almacenar grandes cantidades de datos. El análisis de datos de alto rendimiento puede ser una solución para las tres situaciones.

El potente sistema de procesamiento de Huawei hace posible el análisis de datos a lo largo de los diferentes procesos de secuenciación del genoma sin necesidad de migración.

Esto es gracias a tecnologías esenciales como las estructuras de datos sin bloqueo. En pocas palabras, si un proceso se interrumpe en medio de la secuenciación del genoma, los demás procesos no se ven bloqueados para hacer su trabajo y pueden continuar como de costumbre. No es necesario poner los datos en espera mientras se reinician todos los procesos.

La migración de datos tampoco es necesaria con la gestión del espacio de disco multigranular. Se trata de un algoritmo que preasigna el espacio en el disco para mejorar el rendimiento de los dispositivos de almacenamiento. En lugar de averiguar dónde deben residir los datos y cómo deben viajar de un proceso a otro, la tecnología lo tiene todo resuelto.

Un ancho de banda estable y una mayor capacidad de almacenamiento también han hecho posible un análisis y unas pruebas del genoma más rápidas.

Huawei afirma que un sistema de almacenamiento debe proporcionar al menos 6 GB/s de datos para garantizar su precisión, integridad y coherencia. La solución de análisis de datos de alto rendimiento de Huawei ofrece un ancho de banda de 32 GB/s, lo que supone más de cinco veces el nivel mínimo designado.

Antes se requerían 13 años para secuenciar completamente el genoma de una sola persona. Ahora, con la ayuda del Análisis de datos de alto rendimiento, los laboratorios pueden conseguirlo en apenas un día.

Sin embargo, el apoyo a una base de datos tan grande requiere una gran potencia: el costo de cinco años de la solución de Huawei es un 61 % menor que el de un servidor de almacenamiento de datos informático promedio, señalan los analistas de ESG.

Los avances en el sector de la secuenciación del genoma plantean nuevos retos para el almacenamiento de alta gama, pero el análisis de datos de alto rendimiento puede ayudar a superarlos. Una solución de almacenamiento puede ayudar a los hospitales a desarrollar tratamientos más rápidamente para una mejor recuperación de los pacientes, que es el objetivo final de los servicios de salud.

RRR