序禎達生物是中國領(lǐng)先的多組學和測序服務提供商之一，該公司利用 NVIDIA Parabricks 來加速多組學分析。借助 Parabricks，序禎達生物將全基因組測序的時間從 7 小時縮短至 31 分 05 秒，幾乎是使用 CPU 加速的 14 倍。序禎達生物還通過 Parabricks BWA-Meth 實現(xiàn)了比對的顯著提速，與傳統(tǒng)比對方法相比，將甲基化比對的速度提升了 21 倍。

序禎達生物將前沿的多組學技術(shù)引入中國市場，為廣泛的商業(yè)用戶群體提供服務，是中國領(lǐng)先的多組學服務提供商之一。公司提供下一代測序（NGS）和多組學服務，其分布式測序?qū)嶒炇颐吭庐a(chǎn)生超過 1.5 PB 的數(shù)據(jù)，為下游分析提供了大量有價值的數(shù)據(jù)。

序禎達生物處于測序技術(shù)的前沿，支持基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學、微生物組學和多組學研究，通過精準測序和多組學解決方案為生命科學領(lǐng)域帶來革新。

作為中國首家使用 NVIDIA GPU 加速片段分析的 NGS 公司，序禎達生物是該領(lǐng)域公認的領(lǐng)導者和創(chuàng)新者，其旗下設有兩大主要業(yè)務部門：

FLASH-SEQ：一個覆蓋中國多個城市的 NGS 測序平臺。序禎達生物擁有 10 個實驗室，是中國最大的 NGS 測序服務供應商之一。

序禎達多組學：中國最大的多組學供應商之一，專注為制藥公司的臨床和研究階段提供服務。自 2021 年以來，序禎達生物已在中國開展了 300 多個隊列研究。

序禎達生物聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席信息官費家俊表示：“我們?yōu)榭蛻籼峁臐駥嶒炇业礁蓪嶒炇业恼w解決方案。我們看到了 GPU 在加速生命科學發(fā)現(xiàn)方面的巨大潛力，正在開展多項業(yè)內(nèi)革命性工作，以實現(xiàn)我們下一代基因測序生產(chǎn)力的數(shù)字化?！?/p>

借助 NVIDIA 的技術(shù)加速分析

作為中國最大的測序中心之一，序禎達生物的測序儀會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。因此，序禎達生物需要一個能夠處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集并簡化分析的解決方案。該團隊采用了 NVIDIA Parabricks，這是一個用于二級分析的可擴展基因組學軟件套件，提供經(jīng) GPU 加速的可信開源工具版本。

費家俊回憶道：“2021 年，我們引入了 NVIDIA Parabricks 和 GPU，利用這些技術(shù)加速多組學分析工作負載。此次合作旨在借助 Parabricks 平臺來加速多組學分析。我們看到了 AI 在助力科學研究以及加快研究進程、為客戶提供更多支持方面的巨大潛力?！?/p>

Parabricks 將基因組處理速度提升“百倍”

序禎達生物使用 Parabricks 來加速WES（外顯子組測序）和WGS（全基因組測序）。此前，該公司在使用基因組分析工具包（GATK）和 CPU 時遭遇了顯著的延遲問題。使用 GATK 時，WES需要 15 個小時完成，WGS則需要 50 個小時。使用 CPU 加速后，WES時間降至 2 個小時，WGS時間降至 7 個小時。

但將 Parabricks 應用于這兩種類型的檢測后，速度得到了顯著提升。借助 Parabricks，WES僅需 2 分 37 秒，速度幾乎是 CPU 加速方法的 46 倍，是 GATK 的近 344 倍。WGS僅需 31 分 05 秒，速度幾乎是 CPU 加速的 14 倍，是 GATK 的近 97 倍。

這種加速直接影響患者治療效果，因為數(shù)據(jù)分析以往通常是瓶頸所在。序禎達生物信息技術(shù)總監(jiān)王佳偉解釋說：“使用 GATK 工作負載時，從WGS數(shù)據(jù)中獲取單個樣本結(jié)果需要花費 30-50 個小時。而使用 Parabricks 之后，我們可以將時間縮短至不到 1 小時?！?/p>

數(shù)據(jù)和基準測試由序禎達生物提供Parabricks 將甲基化比對加速 21 倍

Parabricks 的結(jié)果不僅與開源工具一致（這保障了研究的可重復性和透明度），還能顯著加速一直以來耗時的分析步驟。除了加速全外顯子組測序和全基因組測序之外，序禎達生物還希望改進甲基化比對。

對于經(jīng)亞硫酸氫鹽處理的 DNA 測序讀數(shù)（BS-Seq）的比對，則使用了 BWA-Meth 來檢測 DNA 甲基化。在一個 110GB 的數(shù)據(jù)集上，使用傳統(tǒng)方法完成比對需要 21 個小時。而使用 8 塊 NVIDIA T4 GPU 以及 Parabricks 中經(jīng) GPU 加速的 BWA-Meth 版本，比對時間縮短至僅 1 個小時。與傳統(tǒng)方法相比，使用 Parabricks 進行甲基化比對的速度提升了 21 倍。

數(shù)據(jù)和基準測試由序禎達生物提供NVIDIA CUDA-X 數(shù)據(jù)科學庫將單細胞分析提升至 “秒級”

序禎達生物支持多種應用場景的工作負載，包括單細胞分析。然而，單細胞數(shù)據(jù)處理可能極其耗時，尤其是在數(shù)據(jù)集規(guī)模不斷擴大的情況下。

NVIDIA CUDA-X Data Science（RAPIDS）是一套開源的 GPU 加速的數(shù)據(jù)科學和 AI 庫，可提升整個數(shù)據(jù)工作流的性能。CUDA-X DS 常用于基因組學應用中的單細胞分析和三級分析。序禎達生物發(fā)現(xiàn)，在一個包含 70,000 個人類肺細胞的數(shù)據(jù)集上，與 Scanpy 相比，使用 CUDA-X DS 可以顯著加速預處理步驟。使用 Scanpy 時，預處理需要 37 分鐘完成，而使用 CUDA-X DS 時，該步驟僅需約 22 秒，速度提升了近 101 倍。

數(shù)據(jù)和基準測試由序禎達生物提供賦能一整套解決方案

從加速甲基化比對到縮短單細胞分析的預處理時間，序禎達生物借助了多種 NVIDIA 技術(shù)來減少運行時間。通過利用 NVIDIA 的硬件和軟件（包括 T4 GPU、Parabricks 和 CUDA-X DS），序禎達生物加速了一直以來耗時的流程。因此，NVIDIA 提供的完整解決方案使序禎達生物能夠應對各種不同的應用場景，并為客戶帶來即時價值。