To obtain large-scale sequence alignments in a fast and flexible way is an important step in the analyses of next generation sequencing data. Applications based on the Smith-Waterman (SW) algorithm are often either not fast enough, limited to dedicated tasks or not sufficiently accurate due to statistical issues. Current SW implementations that run on graphics hardware do not report the alignment details necessary for further analysis.
DOCUMENT
This report presents the highlights of the 7th European Meeting on Molecular Diagnostics held in Scheveningen, The Hague, The Netherlands, 12-14 October 2011. The areas covered included molecular diagnostics applications in medical microbiology, virology, pathology, hemato-oncology,clinical genetics and forensics. Novel real-time amplification approaches, novel diagnostic applications and new technologies, such as next-generation sequencing, PCR lectrospray-ionization TOF mass spectrometry and techniques based on the detection of proteins or other molecules, were discussed. Furthermore, diagnostic companies presented their future visions for molecular diagnostics in human healthcare.
DOCUMENT
Jaarlijks worden in Nederland ongeveer 600.000 mensen ziek door het eten van besmet voedsel. De voedselverwerkende industrie heeft sterke behoefte aan meer grip op het bewaken van de hygiëne in de fabrieken om te voorkomen dat besmette producten in de winkels komen. In het afgeronde RAAK-mkb project “Precision Food Safety” is onderzocht wat de meerwaarde is van de toepassing van Whole Genome Sequencing (WGS) bij het achterhalen van de transmissieroutes van de pathogene bacterie Listeria monocytogenes bij voedselverwerkende bedrijven. Er is een biobank opgebouwd met bijna 600 L. monocytogenes stammen afkomstig van de fabrieksomgeving en producten van vis-, vlees- en groente-verwerkende bedrijven. Deze stammen zijn gesequenced met behulp van Nanopore sequencing. Vervolgens is de verwantschap tussen de stammen bepaald met een in het project ontwikkelde bioinformatica pijplijn. Het project bleek zeer succesvol. In “Advanced Precision in Food Safety ” wordt het onderzoek naar voedselveiligheid verbreed, door L. monocytogenes al aan het begin van de voedselverwerkingsketen (in grondstoffen en ingrediënten) te monitoren. Verder zal de WGS-methodiek worden toegepast op Salmonella enterica en zal de huidige bioinformatica pijplijn worden aangepast om transmissieroutes van dit andere belangrijke voedselpathogeen te achterhalen. Ter verdieping zal het ziekteverwekkende karakter van L. monocytogenes stammen worden bepaald op basis van het serotype en de aanwezigheid van ~60 beschreven virulentiegenen. Daarbij worden gegevens uit verschillende databases, met sequence data van zowel humane als niet humane stammen, met elkaar vergeleken. Zowel in het laboratorium als in de fabrieksomgeving zal het effect van verschillende schoonmaakmiddelen en schoonmaaktechnieken worden onderzocht op het elimineren van L. monocytogenes van oppervlaktes. Tevens wordt onderzocht of shotgun metagenomics analyse kan worden ingezet om voedsel snel en breed op voedselpathogenen te monitoren. Een prototype van een webapplicatie, waarmee bedrijven verkregen resultaten kunnen inzien en aanvullen zal verder worden ontwikkeld en door voedselverwerkende bedrijven worden getest en geïmplementeerd.
“Authentieke Vanille uit de kas” richt zich op het ontwikkelen van producten en praktische richtlijnen voor glastelers voor een hogere opbrengst van in de kas geteelde Vanillepeulen uit gezonde planten met meer Vanille en een authentieke geur en smaak. Het hiervoor benodigde onderzoek staat onder leiding van het lectoraat Biodiversiteit en Generade, het Center of Expertise Genomics van Hogeschool Leiden. In het project participeren kennisinstellingen, MKB-bedrijven uit de tuinbouw en bedrijven met expertise in chemie, bodemverbetering en genomics. Het project bestaat uit vier deelonderzoeken: 1. Het bestuivingsonderzoek richt zich op ontwikkeling van een instrument voor optimale overdracht van pollen in Vanillebloemen. 2. Een inventarisatie van het microbioom in Vanilleplanten en -peulen in het wild uit het regenwoud in Costa Rica, plantages op Reunion en Nederlandse kassen zal meer inzicht geven in de correlatie tussen de samenstelling van deze microben en het Vanillegehalte van de peulen en hun lokale geur en smaak. De inventarisatie zal gedaan worden met Next Generation DNA metabarcoding van markers ontwikkeld voor schimmels en bacterieen. 3. Daarnaast richt het onderzoek zich op de fermentatie van de Vanillepeul. Er zal worden onderzocht welke combinatie van microben leidt tot productie van een zo hoog mogelijk gehalte aan precursors van Vanille in groene peulen en een authentieke geur en smaak. Dit wordt gedaan met een combinatie van experimenteel teeltonderzoek en chemische analyses. 4. Momenteel wordt aantasting door schimmels en virussen in de kas met de hand verwijderd. Deze behandeling is kostbaar maar voor biologische teelt de enige optie. Een vierde pijler van het onderzoek zal daarom gericht zijn op de verbetering van het substraat. Met behulp van experimenteel onderzoek zal worden nagegaan welke mix aan microben in het substraat nodig is voor bescherming tegen aantasting door kwaadaardige schimmels.
Gefermenteerde voedingsproducten zoals desembrood, kefir en kombucha worden de laatste jaren steeds populairder. Bedrijven die deze producten produceren moeten opschalen en hebben daardoor meer behoefte aan grip op het productieproces, zodat er een constante kwaliteit van het eindproduct kan worden geboden. De fermentatieproducten worden bereid met behulp van een complexe samenleving van micro-organismen. Deze complexiteit maakt het lastig om het fermentatieproces te monitoren en zo bijvoorbeeld effecten van grondstoffen en fermentatieomstandigheden te onderzoeken. Omics-technieken stellen ons in staat om het complexe fermentatieproces goed in kaart te brengen. Een goed voorbeeld hiervan is het monitoren van de microbiële samenstelling (fermentobioom) gedurende het fermentatieproces m.b.v. metagenomics; nanopore sequencing en de ontwikkeling van geavanceerde bio-informatica methoden geven dieper inzicht in de samenstelling en potentiële functionaliteit van het fermentobioom. Klassieke kweektechnieken (culturomics) benadrukken de aanwezigheid van de geprofileerde micro-organismen en geven informatie over specifieke kweekomstandigheden en functies. Metabolomics bevestigen niet alleen de voorspelde eigenschappen van de gevonden micro-organismen, maar bepalen de aanwezigheid van o.a. smaakbepalende componenten als suikers, vetzuren, organische zuren, phenolen en aminozuren. Hiermee zijn ze een waardevolle aanvulling op de metagenomics-resultaten. Een pilotstudie bij het Leiden Centre for Applied Bioscience waarbij Nanopore sequencing en metabolomics zijn ingezet voor onderzoeken naar de microbiële samenstelling tijdens de fermentatie van kombucha leverde al bruikbare resultaten op. In dit RAAK-mkb-project willen we bovengenoemde technieken verder toepassen en integreren om het complexe fermentatieproces van kefir, kombucha en desem te analyseren en deze verkregen kennis toegankelijk maken voor bedrijven die complexe fermentatieproducten produceren. In dit project zijn producenten van verschillende complexe fermentatie producten actief betrokken en er wordt samengewerkt met kennisinstellingen en kenniscentra, zoals de Universiteit Leiden, GrainLabs en Broodheeren. Dit onderzoek zal resulteren in de ontwikkeling van de onderzoekslijn Fermentobiomics.
