W dniach 22-26.06.2020, w ramach realizacji projektu „Technologia Oxford Nanopore: optymalizacja enzymów oraz analizy danych genomicznych pod kątem zastosowań komercyjnych”, na Politechnice Rzeszowskiej został przeprowadzony eksperyment sekwencjonowania DNA z wykorzystaniem technologii Oxford Nanopore. Eksperyment podzielono na dwie części – doświadczalną oraz bioinformatyczną, realizowane, odpowiednio, w Zakładzie Biotechnologii i Bioinformatyki Wydziału Chemicznego oraz w Zakładzie Systemów Złożonych Wydziału Elektrotechniki i Informatyki. Sprawne przeprowadzenie sekwencjonowania, jak również prawidłową analizę uzyskanych danych, nadzorował mgr Jan Gawor z Pracowni Sekwencjonowania DNA i Syntezy Oligonukleotydów Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN. W część pierwszą eksperymentu byli zaangażowani przede wszystkim: dr Marta Sochacka-Piętal, dr Michał Pietal, mgr Małgorzata Semik, mgr Michał Wroński. Niezbędnej pomocy organizacyjno-technicznej udzielił także dr hab. inż. Mirosław Tyrka, prof. PRz. W części drugiej, bioinformatycznej, wymagane było zaangażowanie pozostałej części zespołu projektowego, w tym dr inż. Dominik Strzałka, mgr Magdalena Totoń, inż. Michał Ćmil i mgr inż. Anna Czmil. Eksperyment trwał 5 dni roboczych: pierwsze dwa dni dotyczyły pracy w laboratorium mokrym, pozostałe dni przeznaczono na prace o charakterze bioinformatycznym w tym na analizy danych oraz ich przetwarzanie na serwerach Zakładu Systemów Złożonych.
Materiałem wyjściowym w części doświadczalnej było DNA z termotolerancyjnych oraz termofilnych szczepów bakterii z rodzaju Bacillus, pochodzących z kolekcji Zakładu Biotechnologii i Bioinformatyki PRz. W czasie prac eksperymentalnych uczestnicy projektu zapoznali się m.in. z procedurami odpowiedniej izolacji DNA oraz przygotowaniem bibliotek genomowych, nanoszonych następnie na sekwenator najnowszej generacji - MinION. Sekwencjonowanie zakończyło się pełnym sukcesem a uzyskane surowe dane zostały poddane dalszej obróbce informatycznej.
W trakcie części bioinformatycznej eksperymentu wykonawcy projektu zapoznali się z szeregiem narzędzi bioinformatycznych (m.in. Bandage, Guppy, NanoPlot, Fly, Canu), wykorzystywanych w składaniu de novo genomów bakteryjnych. Wymagana była odpowiednia moc obliczeniowa oraz zdalny dostęp do zasobów serwerowych. Dodatkowo przeprowadzono hybrydowe złożenie genomów, przy wykorzystaniu danych genomicznych pochodzących z sekwencjonowania techniką Oxford Nanopore oraz Illumina. W wyniku przeprowadzonego eksperymentu uzyskano de novo kompletne sekwencje genomowe analizowanych szczepów Bacillus sp.
W dalszej części projektu będą realizowane kolejne podobne eksperymenty obejmujące sekwencjonowanie mutacji hodowanych bakterii. W zależności od kolejno uzyskiwanych wyników będą odpowiednio zmieniane warunki realizowanych serii eksperymentów tak, aby finalnie doprowadzić do przygotowania serwera bioinformatycznego realizującego potokowe przetwarzanie pozyskiwanych danych oraz umożliwić optymalizację tego procesu.
