CWI ontwikkelt unieke methode voor genoom-reconstructie gemuteerde virussen

Jasmijn Baaijens, promovenda bij de Life Sciences & Health groep van Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) heeft een unieke rekenmethode ontwikkeld die het mogelijk maakt gemuteerde virussen te reconstrueren.

Publication date: 19-09-2019

Jasmijn Baaijens, promovenda bij de Life Sciences & Health groep van Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) heeft een unieke rekenmethode ontwikkeld die het mogelijk maakt gemuteerde virussen te reconstrueren. Dit is te vergelijken met het in elkaar zetten van een puzzel met miljoenen puzzelstukjes. Het genoom van virussen zoals HIV, Zika en Ebola muteert veelvuldig gedurende een infectie. Hierdoor is de patient drager van verschillende stammen van het virus, ook wel “haplotypen” genoemd. De gehele collectie van haplotypen in een infectie vormt een zogenaamde “virale quasi-soort”. Op deze manier past het virus zich aan zijn omgeving aan, waardoor het moelijk wordt de virale infectie te genezen. Het in kaart brengen van de gemuteerde versies van het virus is cruciaal voor het opstarten van een succesvolle en efficiënte behandeling.

"De novo"

Baaijens presenteert in haar proefschrift verschillende benaderingen voor het reconstrueren van haplotypen op een "de novo" wijze. Dit betekent dat de nieuwe methoden geen voorkennis nodig hebben over de samenstelling van het genoom. Vooral het feit dat een referentiegenoom geen vereiste is maakt de nieuwe methoden innovatief. Afwijkingen veroorzaakt door het gebruik van een referentiegenoom zijn een grote belemmering voor veel methoden gericht op haplotype reconstructie van virale quasi soorten. De nieuwe algoritmen vormen samen de eerste “de novo” aanpak voor volledige reconstructie van virale quasi-soorten; hiermee worden resultaten bereikt die vele malen nauwkeuriger zijn dan bestaande methoden.

Next generation’ sequencing en overlap grafen

Het is Baaijens en haar collega’s gelukt om technieken gebaseerd op overlap grafen nieuw leven in te blazen. In verband met de enorm grote hoeveelheden data die komen kijken bij ‘next generation sequencing’ analyses, leek dit tot voor kort onmogelijk. Door het overlap graaf assemblage paradigma te volgen, ontwikkelden ze nieuwe methoden voor het reconstrueren van virale quasi-soorten en andere polyploïde genomen. Het idee om overlap graphs te gebruiken was beslissend, omdat dit uiteindelijk de enige manier is om technische fouten van haplotype-specifieke mutaties te onderscheiden. De gepresenteerde methoden overtreffen hiermee de kwaliteit van de gereconstrueerde genomen door bestaande methoden op verregaande wijze.

In deze video vertellen Jasmijn Baaijens en Alexander Schoenuth over hun onderzoek (vanaf 0.38s):

 Link naar proefschrift De novo approaches to haplotype-aware genome assembly