FlusionFind

Product Manager:

Gabriel Wallau

Scrum-master:

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Título do projeto:

Flusionfind

Resumo

Este repositório abriga o FlusionFind, um pipeline para montagem e subtipagem H/N de vírus Influenza A e B a partir de dados de sequenciamento NGS. O vírus da Influenza, devido ao seu genoma segmentado composto por oito segmentos gênicos, requer uma abordagem especializada para a seleção das sequências de referência mais apropriadas. Nosso pipeline realiza automaticamente essa seleção, utilizando o IRMA para montagem e o BLAST de nucleotídeos em todas as sequências do Influenza do NCBI. Além disso, disponibilizamos aos usuários a opção de incluir suas próprias sequências de referência no processo de seleção da sequência principal. Uma vez que a sequência de referência é escolhida, o pipeline conduz o mapeamento de leituras, a chamada de variantes e a geração da sequência de consenso, incorporando máscaras de profundidade conforme necessário. Essa abordagem torna a análise de vírus Influenza mais eficiente e adaptável, fornecendo resultados precisos e personalizados para pesquisadores e profissionais de saúde.

FlusionFind

Este workflow foi desenvolvido para montar e identificar genomas de influenza utilizando ferramentas de bioinformática como IRMA, GenoFLU, Nextclade e BLAST. Implementado com Nextflow, o workflow é modular, permitindo fácil manutenção e execução eficiente das etapas envolvidas no processo. A seguir, são detalhados os componentes e o funcionamento do workflow.

Estrutura do Workflow

• nextflow.config: Arquivo de configuração que define os parâmetros globais e especificações de execução dos processos, como o número de CPUs para determinadas tarefas.
• main.nf: Script principal que orquestra a execução dos diferentes processos, utilizando canais para passagem de dados entre eles. Inclui os arquivos de processos individuais e define o fluxo de trabalho.
• irma.nf: Script de processo para executar o IRMA (Iterative Refinement Meta-Assembler) a fim de montar os genomas de influenza a partir de arquivos FASTQ. Suporta modos single-end e paired-end.
• genoflu.nf: Script de processo para executar o GenoFLU, que anota os genomas de influenza montados.
• blast.nf: Script de processo para realizar buscas locais usando BLAST, comparando os genomas montados com um banco de dados especificado.
• minimap2.nf: Script de processo para mapear os reads brutos contra o genoma montado.
• mosdepth.nf: Script de processo para gerar métricas de qualidade, cobertura vertical e horizontal.

Fluxo de Trabalho Entrada de Dados: O usuário fornece o nome da amostra, o caminho do banco de dados e os arquivos FASTQ (obrigatórios R1 e opcionalmente R2).

1. Montagem de Genoma com IRMA: irma.nf: Monta o genoma de influenza a partir dos dados de sequência bruta utilizando o IRMA. Se um arquivo FASTQ R2 for fornecido, o modo paired-end é utilizado; caso contrário, o modo single-end é empregado. Os genomas montados são concatenados em um único arquivo de consenso.
2. Anotação com GenoFLU: genoflu.nf: Anota os genomas montados utilizando o GenoFLU, gerando um relatório de anotação.
3. blast.nf: Compara os genomas de consenso com um banco de dados local usando BLAST, gerando um relatório detalhado dos resultados. Execução do Workflow

Requerimentos

Docker, acesse aqui e obtenha informações de como instalar o docker em seu sistema operacional. Nextflow, acesse aqui e obtenha informações para instalar o nextflow no seu ambiente. Certifique-se que está usando a versão 23.04.1. Python, acesse aqui e saiba como instalar o python em seu ambiente, certifique-se que a versão instalada seja a 3 ou acima e instale também a biblioteca click.

pip3 install click

Como rodar o pilpeline

Para executar o workflow, use o comando Nextflow abaixo, fornecendo os parâmetros necessários:

Modo fácil

nextflow main.nf --input_dir <path/to/fastqfiles>

Modo avançado

nextflow main.nf --input_dir <path/to/fastqfiles> --database <path/to/database.tar.gz> --env <docker|singularity|conda> --library <paired|single>

Download para dados teste

Arquivos fastq

Resources and References

blast IRMA Minimap2 samtools

Benefícios do Workflow

• Modularidade: Cada etapa do processo é definida em arquivos separados, permitindo fácil manutenção e reutilização dos componentes.
• Escalabilidade: Utilização eficiente de recursos computacionais, como especificação de número de CPUs para o processo BLAST.
• Reprodutibilidade: Adoção de Singularity para garantir que as dependências de software sejam consistentes em diferentes execuções e ambientes.
• Flexibilidade: Suporte tanto para dados de sequência single-end quanto paired-end, e a capacidade de adicionar ou modificar processos conforme necessário.

Este workflow é uma solução robusta e eficiente para a montagem e identificação de genomas de influenza, facilitando análises precisas e rápidas em ambientes de pesquisa genômica.