Une équipe de recherche découvre de nouvelles espèces de coronavirus dans des endroits inattendus

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Virus DNA Concept

Concept d'ADN viral

Un ancien chercheur post-doctoral de l’UBC a dirigé une équipe de recherche internationale qui a réanalysé toutes les données publiques de séquençage de l’ARN pour découvrir près de dix fois plus de virus à ARN que ce qui était connu auparavant, y compris plusieurs nouvelles espèces de coronavirus dans des endroits inattendus.

Cette base de données des virus à ARN à l’échelle planétaire peut aider à identifier rapidement les virus qui se propagent chez l’homme, ainsi que les virus qui affectent le bétail, les cultures et les espèces menacées.

Le Dr Artem Babaian (il/elle) est à l’origine de la collaboration du projet Serratus. Il a publié les résultats étonnants de la recherche dans la prestigieuse revue scientifique Nature la semaine dernière.

En travaillant avec le Cloud Innovation Centre, une collaboration publique/privée entre l’UBC et Amazon Web Services, le projet Serratus a pu construire un superordinateur “ridiculement puissant” sur AWS équivalent en puissance à 22 500 CPU, a déclaré Babaian.

Le supercalculateur a lu 20 millions de gigaoctets de données de séquences génétiques accessibles au public provenant de 5,7 millions d’échantillons biologiques du monde entier, à la recherche d’un gène spécifique indiquant la présence d’un virus à ARN. Les échantillons ont été collectés et partagés librement au sein de la communauté mondiale des chercheurs pendant 13 ans et comprennent tout, des carottes de glace aux excréments d’animaux.

Séquençage de l'ADN/ARN planétaire

Carte des données mondiales de séquençage. Crédit : Projet Serratus

Les chercheurs du projet Serratus ont découvert 132 000 virus à ARN (alors qu’on n’en connaissait que 15 000 auparavant) et neuf nouvelles espèces de coronavirus. Babaian estime que sans le CIC et le cloud AWS, il faudrait à un superordinateur traditionnel bien plus d’un an et des centaines de milliers de dollars pour effectuer les 2 000 années de temps CPU nécessaires à cette analyse. Serratus l’a accomplie en 11 jours pour 24 000 dollars.

“Nous entrons dans une nouvelle ère de compréhension de la diversité génétique et spatiale des virus dans la nature, et de la manière dont une grande variété d’animaux interagissent avec ces virus. L’espoir est que nous ne soyons pas pris au dépourvu si un virus comme le SRAS-CoV-2 – le nouveau coronavirus à l’origine du COVID-19 – réapparaît. Ces virus peuvent être reconnus plus facilement et leurs réservoirs naturels peuvent être trouvés plus rapidement. Le véritable objectif est que ces infections soient reconnues si tôt qu’elles ne deviennent jamais des pandémies”, a déclaré M. Babaian, titulaire d’un doctorat en génétique médicale de l’UBC et actuellement boursier Banting à l’université de Cambridge.

“Si un patient présente une fièvre d’origine inconnue, une fois le sang séquencé, il est possible de relier ce virus inconnu chez l’homme à une base de données beaucoup plus importante de virus existants. Si un patient, par exemple, présente une infection virale d’origine inconnue à Saint-Louis, vous pouvez désormais effectuer une recherche dans la base de données en deux minutes environ, et relier ce virus à, par exemple, un chameau d’Afrique subsaharienne échantillonné en 2012.”

Babaian, 32 ans, menait des recherches génétiques sur le cancer avec BC Cancer lorsque la pandémie de COVID-19 a frappé et il a changé de vitesse.

Le travail, qui, selon le discret Babaian, a commencé comme un “projet secondaire amusant”, a débuté le 3 mars 2020, lorsque lui et son ami partenaire d’escalade, Jeff Taylor, étudiant en ingénierie à UBC, ont esquissé l’idée “au dos d’une serviette de table”, a déclaré Babaian.

“J’aurais dû garder cette serviette de table”, a-t-il noté.

Peu de temps après, Babaian a demandé l’aide du Cloud Innovation Centre de l’UBC. Serratus, nommé d’après le mont Serratus dans la chaîne de Tantalus en Colombie-Britannique, que lui et Taylor ont vu lors d’une ascension en 2020, est né.

Babaian se souvient qu’il était assis sur la chaise d’infirmière de sa femme lorsque les premiers résultats ont commencé à clignoter sur son ordinateur portable, indiquant que Serratus non seulement fonctionnait, mais produisait des données à une vitesse presque incompréhensible.

“C’était probablement la période scientifique la plus excitante de ma vie”, a-t-il déclaré. “Il y a deux types d’amusement. Le type 1, c’est sourire et s’amuser. Le type 2, c’est quand on est malheureux en le faisant mais que le souvenir brille, comme l’escalade. À bien des égards, Serratus est un amusement de type 2. Vous devez juste croire que ça va marcher.”

Babaian a déclaré qu’il n’aurait pas été en mesure de faire ce travail sans le soutien du centre d’innovation en nuage de l’UBC.

“Le Cloud Innovation Centre a vraiment été là pour débloquer les portes pour nous”, a-t-il déclaré. “Nous avions une idée et ils ont fait appel à des experts de leurs réseaux pour la concrétiser. Maintenant, la communauté mondiale peut bénéficier de toute cette recherche jusqu’alors inexploitée.”

“Artem nous a approchés avec une vision innovante. La force du Centre d’innovation du cloud réside dans le fait que nous associons notre innovation interne et notre expertise.équipes technologiques de l’UBC avec celles d’Amazon Web Services “, a déclaré Marianne Schroeder, directrice du centre d’innovation en nuage de l’UBC. “C’était notre grand privilège de soutenir la réalisation de cette vision ; aider à trouver une solution technologique à des problèmes complexes, c’est ce que nous faisons.”

Le centre, qui a été lancé juste avant la pandémie en janvier 2020, soutient les défis axés sur la santé et le bien-être des communautés. À ce jour, l’équipe a publié plus de 20 projets, dont des guides d’architecture de référence et de déploiement, tous disponibles en open source.

“Bien que le cloud public tel que nous le connaissons existe depuis 15 ans, les dernières années d’innovation chez Amazon Web Services ont vraiment rendu possible la recherche génomique d’une nouvelle manière”, a déclaré Coral Kennett, qui dirige le Centre pour Amazon Web Services. “Nous avons pu donner à Artem l’accès à la puissance de calcul pour quelques centimes par requête. Nous encourageons vivement la communauté des chercheurs à soumettre leurs projets et leurs idées au Centre d’innovation en nuage afin que davantage d’innovations voient le jour au profit de la communauté.”

Référence : “Petabase-scale sequence alignment catalyses viral discovery” par Robert C. Edgar, Jeff Taylor, Victor Lin, Tomer Altman, Pierre Barbera, Dmitry Meleshko, Dan Lohr, Gherman Novakovsky, Benjamin Buchfink, Basem Al-Shayeb, Jillian F. Banfield, Marcos de la Peña, Anton Korobeynikov, Rayan Chikhi et Artem Babaian, 26 janvier 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-021-04332-2

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