Analysis-ready VCF at Biobank scale using Zarr
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Variant Call Format (VCF) is the standard file format for interchanging genetic variation data and associated quality control metrics. The usual row-wise encoding of the VCF data model (either as text or packed binary) emphasises efficient retrieval of all data for a given variant, but accessing data on a field or sample basis is inefficient. Biobank scale datasets currently available consist of hundreds of thousands of whole genomes and hundreds of terabytes of compressed VCF. Row-wise data storage is fundamentally unsuitable and a more scalable approach is needed. Results Zarr is a format for storing multi-dimensional data that is widely used across the sciences, and is ideally suited to massively parallel processing. We present the VCF Zarr specification, an encoding of the VCF data model using Zarr, along with fundamental software infrastructure for efficient and reliable conversion at scale. We show how this format is far more efficient than standard VCF based approaches, and competitive with specialised methods for storing genotype data in terms of compression ratios and single-threaded calculation performance. We present case studies on subsets of three large human datasets (Genomics England: n =78,195; Our Future Health: n =651,050; All of Us: n =245,394) along with whole genome datasets for Norway Spruce ( n =1,063) and SARS-CoV-2 ( n =4,484,157). We demonstrate the potential for VCF Zarr to enable a new generation of high-performance and cost-effective applications via illustrative examples using cloud computing and GPUs. Conclusions Large row-encoded VCF files are a major bottleneck for current research, and storing and processing these files incurs a substantial cost. The VCF Zarr specification, building on widely-used, open-source technologies has the potential to greatly reduce these costs, and may enable a diverse ecosystem of next-generation tools for analysing genetic variation data directly from cloud-based object stores, while maintaining compatibility with existing file-oriented workflows. Key Points VCF is widely supported, and the underlying data model entrenched in bioinformatics pipelines. The standard row-wise encoding as text (or binary) is inherently inefficient for large-scale data processing. The Zarr format provides an efficient solution, by encoding fields in the VCF separately in chunk-compressed binary format.
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 | 0,007 | 0,026 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,005 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,024 | 0,015 |
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 ».