Von der SARS-CoV-2-Überwachung bis zum Nachweis von Resistenzen gegen HIV-Medikamente koordiniert die SIB-Ressource V-pipe mehrere Softwarepakete, um die genomische Vielfalt einer Viruspopulation in einer Probe oder einer Person zu ermitteln. Die Pipeline ist ein wichtiger Begleiter für Forscher, die groß angelegte epidemiologische Überwachungsanwendungen sowie patientenorientierte klinische Anwendungen durchführen. Anlässlich der Veröffentlichung des Artikels, in dem die Ressource vorgestellt wird, haben wir das Entwicklungsteam, die Computational Biology Group der ETH Zürich unter der Leitung von Niko Beerenwinkel, gebeten , uns über die Entwicklung des Tools, seine jüngsten Anwendungen und zukünftigen Entwicklungen zu berichten.
Was ist V-pipe?
V-pipe ist ein Programm zur automatisierten, reproduzierbaren und transparenten Analyse von Sequenzierungsdaten, die aus Virusproben gewonnen wurden. Es handelt sich um eine Bioinformatik-Pipeline, d. h. eine koordinierte Sammlung von Rechenwerkzeugen.
Wie kann V-pipe in der Forschung eingesetzt werden?
V-pipe kann anhand von Next-Generation-Sequencing-Daten Rückschlüsse auf die virale genomische Diversität in einer Probe ziehen. Solche Schätzungen sind wichtig für die Virusdiagnostik und -behandlung sowie für die epidemiologische Überwachung.
Können Sie ein besonders spannendes Beispiel für eine Studie mit V-pipe nennen?
Zuletzt haben wir V-pipe eingesetzt, um genetische Varianten des Coronavirus in Abwasserproben nachzuweisen. Wir haben mehrere besorgniserregende Varianten gefunden, oft früher als in klinischen Proben. Diese Studie, die als Vorabdruck verfügbar ist, hat das Interesse von Forschern weltweit geweckt, die unseren Ansatz lokal replizieren möchten, darunter Abwasseranalyseprojekte in Österreich, Deutschland, Griechenland und sogar die International Water Association.
In einem völlig anderen und unerwarteten Bereich nutzen französische Meeresbiologen V-Pipes, um Koinfektionen mit mehreren verschiedenen Herpesvirenstämmen nachzuweisen, die, wie wir erfahren haben, in der Austernzucht ein großes Problem darstellen.
Was sind die wichtigsten Änderungen, die seit der Einführung des V-Pipe vorgenommen wurden?
Die Pipeline selbst wurde in mehrfacher Hinsicht überarbeitet, um sie robuster und flexibler zu machen. Gleichzeitig haben wir mehrere ihrer Komponenten verbessert, insbesondere den Schritt der Mutationserkennung. Dank dieser Bemühungen kann V-pipe nun beispielsweise auf sehr große Kohorten skaliert werden, wie die Tausenden von Coronavirus-Proben, die wir mit V-pipe analysiert haben.
Welche Funktion in V-pipe ist derzeit am spannendsten?
Mit Beginn der COVID-19-Krise haben wir rasch einen SARS-CoV-2-spezifischen Zweig von V-pipebereitgestellt , der inzwischen weit verbreitet ist und auch den Grossteil der Schweizer Coronavirus-Überwachungssequenzierung vorantreibt, einschliesslich der genomischen Charakterisierung von besorgniserregenden Varianten.
Ein Blick in die Zukunft: Wie wird sich V-pipe Ihrer Meinung nach weiterentwickeln?
Wir werden die Entwicklung von V-pipe sowohl für groß angelegte epidemiologische Überwachungsanwendungen als auch für patientenorientierte klinische Anwendungen fortsetzen. Die frühzeitige Erkennung neu auftretender Mutationen in HIV-Proben, die eine Resistenz gegen antivirale Medikamente verleihen, ist ein Beispiel für die Anwendung von V-pipe zur Unterstützung medizinischer Entscheidungen.
V-pipe wurde 2017 als aufstrebende Ressource in das Portfolio von SIB Resources aufgenommen. Was bedeutet es, eine SIB-Ressource zu sein?
Wir profitieren enorm von der Unterstützung der SIB, dem professionellen Umfeld der Bioinformatiker und Softwareentwickler sowie dem internationalen Netzwerk der SIB.
Reference(s)
Posada-Céspedes S et al., V-pipe: eine rechnergestützte Pipeline zur Bewertung der viralen genetischen Vielfalt anhand von Hochdurchsatzdaten. Bioinformatik, 2020.
