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Nur wenige Tage

Tübinger Software reduziert Rechenzeit für Großprojekte

Eine von Tübinger Bioinformatikern programmierte Software reduziert die Rechenzeit zur Analyse von großen Datenmengen von vielen Jahren auf wenige Tage. Wichtig ist das insbesondere für die Gen-Analysen in der Medizin.

19.11.2014

Tübingen. Wissenschaftlern stehen immer bessere Methoden zur Verfügung, um die DNA von Lebewesen zu sequenzieren, also auszulesen. Längst wird nicht mehr nur das Erbgut eines einzelnen Organismus untersucht, sondern zum Beispiel die DNA einer ganzen Bodenprobe, in der eine Vielzahl von Bakterien, Pilzen und Insekten leben. Oder Mediziner möchten anhand einer Stuhlprobe über die enthaltene DNA herausbekommen, wie sich die Darmflora des Menschen zusammensetzt.

Bei solchen Projekten erhalten die Wissenschaftler gigantische Datenmengen, die analysiert werden müssen. Dazu werden die gewonnenen DNA-Daten mit den Einträgen großer Datenbanken zu bereits untersuchten Lebewesen verglichen. So lassen sich die Organismen aus der Probe identifizieren. Bisher verwenden Bioinformatiker für solche Aufgaben Programme der Blast-Familie, die dafür viel Rechenzeit benötigen – und dadurch den sprichwörtlichen Flaschenhals der ehrgeizigen Projekte bilden.

Neues Programm ermöglicht neue Projekte

Wie die Tübinger Universität jetzt mitteilte, haben Benjamin Buchfink und Prof. Daniel Huson vom Zentrum für Bioinformatik der Universität Tübingen in Zusammenarbeit mit Chao Xie von der National University in Singapur dieses Verfahren um das 20 000-fache beschleunigt. Die Rechenzeit von Jahren wird dabei auf einzelne Tage reduziert. „Diamond“ (double index alignment of next-generation sequencing data) haben die Wissenschaftler ihr neues leistungsfähiges Programm genannt, das sie jetzt in der Fachzeitschrift Nature Methods vorstellten.

Für drei Milliarden Abgleiche von Proben-DNA mit der Datenbank würde ein einzelner Computerprozessor mit dem bisherigen BlastX-Programm 29 Jahre lang rechnen. „Mit Diamond dauert die Abarbeitung der gleichen Aufgabe gerade einen Tag“, sagt Daniel Huson. „Erst mit dem leistungsfähigeren Tool können wir überhaupt neue anspruchsvolle Projekte angehen. Wir wollen zum Beispiel in Zusammenarbeit mit Medizinern Therapien für einzelne Patienten entwickeln, die auf den individuellen Genen beruhen. Wir schätzen, dass wir dabei 15 Milliarden DNA-Abgleiche benötigen.“ ST

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19.11.2014, 12:00 Uhr

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