Syotti: Scalable Bait Design for DNA Enrichment
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Bait-enriched sequencing is a relatively new sequencing protocol that is becoming increasingly ubiquitous as it has been shown to successfully amplify regions of interest in metagenomic samples. In this method, a set of synthetic probes (“baits”) are designed, manufactured, and applied to fragmented metagenomic DNA. The probes bind to the fragmented DNA and any unbound DNA is rinsed away, leaving the bound fragments to be amplified for sequencing. This effectively enriches the DNA for which the probes were designed. Most recently, Metsky et al. (Nature Biotech 2019) demonstrated that bait-enrichment is capable of detecting a large number of human viral pathogens within metagenomic samples. In this work, we formalize the problem of designing baits by defining the Minimum Bait Cover problem, which aims to find the smallest possible set of bait sequences that cover every position of a set of reference sequences under an approximate matching model. We show that the problem is NP-hard, and that it remains NP-hard under very restrictive assumptions. This indicates that no polynomial-time exact algorithm exists for the problem, and that the problem is intractable even for small and deceptively simple inputs. In light of this, we design an efficient heuristic that takes advantage of succinct data structures. We refer to our method as syotti. The running time of syotti shows linear scaling in practice, running at least an order of magnitude faster than state-of-the-art methods, including the recent method of Metsky et al. At the same time, our method produces bait sets that are smaller than the ones produced by the competing methods, while also leaving fewer positions uncovered. Lastly, we show that syotti requires only 25 minutes to design baits for a dataset comprised of 3 billion nucleotides from 1000 related bacterial substrains, whereas the method of Metsky et al. shows clearly super-linear running time and fails to process even a subset of 8% of the data in 24 hours. Our implementation is publicly available at https://github.com/jnalanko/syotti .
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,008 | 0,004 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».