A fire sequencing problem is considered. Fire sequencing problem is a kind of scheduling problem that seeks to minimize the overall time span under a result of weapontarget allocation problem. The assigned weapons should impact a target simultaneously and a weapon cannot transfer the firing against another target before all planned rounds are consumed. The computational complexity of the fire sequencing problem is strongly NPcomplete even if the number of weapons is two, so it is difficult to get the optimal solution in a reasonable time by the mathematical programming approach. Therefore, a genetic algorithm is adopted as a solution method, in which the representation of the solution, crossover and mutation strategies are applied on a specific condition. Computational results using randomly generated data are presented. We compared the solutions given by CPLEX and the genetic algorithm. Above $7(weapon){\times}15(target)$ size problems, CPLEX could not solve the problem even if we take enough time to solve the problem since the required memory size increases dramatically as the number of nodes expands. On the other hand, genetic algorithm approach solves all experimental problems very quickly and gives good solution quality.
In this study the artillery fire system is investigated in consideration of the characteristics of the troop and the target. Two kinds of decision are to be made on the target allocation with fire ammunition and the fire sequencing for the target with duties in charge. The objective is to minimize the completion time for all troops. Each target has the specified amount of load of fire, which can be accomplished by a single troop or the combination of the troops having different capabilities. Mathematical model is suggested, and the heuristic algorithm which yields a solution within a reasonable computation time is developed. The algorithm consists of iterative three steps : the initial solution generation, the division improvement, and the exchange improvement. The performance of the heuristic is evaluated through the computational experiment
Objective: Specific genomic sites can be recognized and permanently modified by genome editing. The discovery of endonucleases has advanced genome editing in pigs, attenuating xenograft rejection and cross-species disease transmission. However, off-target mutagenesis caused by these nucleases is a major barrier to putative clinical applications. Furthermore, off-target mutagenesis by genome editing has not yet been addressed in pigs. Methods: Here, we generated genetically inheritable α-1,3-galactosyltransferase (GGTA1) knockout Yucatan miniature pigs by combining transcription activator-like effector nuclease (TALEN) and nuclear transfer. For precise estimation of genomic mutations induced by TALEN in GGTA1 knockout pigs, we obtained the whole-genome sequence of the donor cells for use as an internal control genome. Results: In-depth whole-genome sequencing analysis demonstrated that TALEN-mediated GGTA1 knockout pigs had a comparable mutation rate to homologous recombination-treated pigs and wild-type strain controls. RNA sequencing analysis associated with genomic mutations revealed that TALEN-induced off-target mutations had no discernable effect on RNA transcript abundance. Conclusion: Therefore, TALEN appears to be a precise and safe tool for generating genomeedited pigs, and the TALEN-mediated GGTA1 knockout Yucatan miniature pigs produced in this study can serve as a safe and effective organ and tissue resource for clinical applications.
Kim, Eun-Hye;Lee, Sunghoon;Park, Jongsun;Lee, Kyusang;Bhak, Jong;Kim, Byung Chul
Genomics & Informatics
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제12권2호
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pp.50-57
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2014
We present a new next-generation sequencing-based method to identify somatic mutations of lung cancer. It is a comprehensive mutation profiling protocol to detect somatic mutations in 30 genes found frequently in lung adenocarcinoma. The total length of the target regions is 107 kb, and a capture assay was designed to cover 99% of it. This method exhibited about 97% mean coverage at $30{\times}$ sequencing depth and 42% average specificity when sequencing of more than 3.25 Gb was carried out for the normal sample. We discovered 513 variations from targeted exome sequencing of lung cancer cells, which is 3.9-fold higher than in the normal sample. The variations in cancer cells included previously reported somatic mutations in the COSMIC database, such as variations in TP53, KRAS, and STK11 of sample H-23 and in EGFR of sample H-1650, especially with more than $1,000{\times}$ coverage. Among the somatic mutations, up to 91% of single nucleotide polymorphisms from the two cancer samples were validated by DNA microarray-based genotyping. Our results demonstrated the feasibility of high-throughput mutation profiling with lung adenocarcinoma samples, and the profiling method can be used as a robust and effective protocol for somatic variant screening.
Gastric cancer is the second after lung cause of cancer-related mortality in the world. Early detection and treatment can lead to a long survival time. Recently microarrays and next generation sequencing (NGS) have become very useful tools of comprehensive research into gastric cancer, facilitating the identification of treatment targets and personalized treatments. However, there are numerous challenges from cancer target discovery to practical clinical benefits. Although there are many biomarkers and target agents, only a minority of patients are tested and treated accordingly. Microarray technology with maturity was established more than 10 years ago, and has been widely used in the study of functional genomics, systems biology, and genomes in medicine. Second generation sequencing technology is more recent, but development is very fast, and it has been applied to the genome, including sequencing and epigenetics and many aspects of functional genomics. Here we review insights gained from these studies regarding the technology of microarray and NGS, how to elucidate the molecular basis of gastric cancer and identify potential therapeutic targets, and how to analyse candidate genes. We also discuss the challenges and future directions of such efforts.
Accurate detection of genomic alterations, especially druggable hotspot mutations in tumors, has become an essential part of precision medicine. With targeted sequencing, we can obtain deeper coverage of reads and handle data more easily with a relatively lower cost and less time than whole-exome or whole-genome sequencing. Recently, we designed a customized gene panel for targeted sequencing of major solid cancers. In this study, we aimed to validate its performance. The cancer panel targets 95 cancer-related genes. In terms of the limit of detection, more than 86% of target mutations with a mutant allele frequency (MAF) <1% can be identified, and any mutation with >3% MAF can be detected. When we applied this system for the analysis of Acrometrix Oncology Hotspot Control DNA, which contains more than 500 COSMIC mutations across 53 genes, 99% of the expected mutations were robustly detected. We also confirmed the high reproducibility of the detection of mutations in multiple independent analyses. When we explored copy number alterations (CNAs), the expected CNAs were successfully detected, and this result was confirmed by target-specific genomic quantitative polymerase chain reaction. Taken together, these results support the reliability and accuracy of our cancer panel in detecting mutations. This panel could be useful for key mutation profiling research in solid tumors and clinical translation.
Park, Sehhoon;Lee, Chung;Ku, Bo Mi;Kim, Minjae;Park, Woong-Yang;Kim, Nayoung K.D.;Ahn, Myung-Ju
BMB Reports
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제54권7호
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pp.386-391
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2021
Owing to rapid advancements in NGS (next generation sequencing), genomic alteration is now considered an essential predictive biomarkers that impact the treatment decision in many cases of cancer. Among the various predictive biomarkers, tumor mutation burden (TMB) was identified by NGS and was considered to be useful in predicting a clinical response in cancer cases treated by immunotherapy. In this study, we directly compared the lab-developed-test (LDT) results by target sequencing panel, K-MASTER panel v3.0 and whole-exome sequencing (WES) to evaluate the concordance of TMB. As an initial step, the reference materials (n = 3) with known TMB status were used as an exploratory test. To validate and evaluate TMB, we used one hundred samples that were acquired from surgically resected tissues of non-small cell lung cancer (NSCLC) patients. The TMB of each sample was tested by using both LDT and WES methods, which extracted the DNA from samples at the same time. In addition, we evaluated the impact of capture region, which might lead to different values of TMB; the evaluation of capture region was based on the size of NGS and target sequencing panels. In this pilot study, TMB was evaluated by LDT and WES by using duplicated reference samples; the results of TMB showed high concordance rate (R2 = 0.887). This was also reflected in clinical samples (n = 100), which showed R2 of 0.71. The difference between the coding sequence ratio (3.49%) and the ratio of mutations (4.8%) indicated that the LDT panel identified a relatively higher number of mutations. It was feasible to calculate TMB with LDT panel, which can be useful in clinical practice. Furthermore, a customized approach must be developed for calculating TMB, which differs according to cancer types and specific clinical settings.
To develop the effective microbial screening method, pyrolysis mass spectrometry (PyMS) fingerprinting was evaluated as a tool that discriminate various yeast strains. The target yeast strains were isolated from industrial wastewater. Seventeen environmental isolated yeast strains were examined by pyrolysis mass spectrometry and sequencing analysis of the large subunit rRNA gene D1/D2 region. The PyMS results were compared with those of sequencing analysis. Taxonomic correlations were observed between the PyMS data and the sequencing results. It was concluded that PyMS provides a rapid, reliable and cost-reducing method for discrimination of the yeast strains.
Hybrid capture-based targeted sequencing is being used increasingly for genomic variant profiling in tumor patients. Unique molecular index (UMI) technology has recently been developed and helps to increase the accuracy of variant calling by minimizing polymerase chain reaction biases and sequencing errors. However, UMI-adopted targeted sequencing data analysis is slightly different from the methods for other types of omics data, and its pipeline for variant calling is still being optimized in various study groups for their own purposes. Due to this provincial usage of tools, our group built an analysis pipeline for global application to many studies of targeted sequencing generated with different methods. First, we generated hybrid capture-based data using genomic DNA extracted from tumor tissues of colorectal cancer patients. Sequencing libraries were prepared and pooled together, and an 8-plexed capture library was processed to the enrichment step before 150-bp paired-end sequencing with Illumina HiSeq series. For the analysis, we evaluated several published tools. We focused mainly on the compatibility of the input and output of each tool. Finally, our laboratory built an analysis pipeline specialized for UMI-adopted data. Through this pipeline, we were able to estimate even on-target rates and filtered consensus reads for more accurate variant calling. These results suggest the potential of our analysis pipeline in the precise examination of the quality and efficiency of conducted experiments.
장차전은 첨단화된 무기체계와 최근의 전쟁양상을 고려해 볼 때 화력전의 성공여부가 전쟁의 결정적인 영향을 초래하게 될 것이다. 하지만 현재 한국군 포병전력은 수적으로 북한군에 비해 열세이며, 이를 극복하기 위한 방법으로 신속/정확한 사격으로 적에게 치명적인 피해를 줄 것이 요구된다. 따라서, 본 논문에서는 다수 표적을 수리적 모델을 이용하여 사격순서를 정하여 사격종료시간을 최소화함으로써 작전 운영의 융통성을 부여해 줄 수 있는 방법을 제시하였다. 또한 야전포병부대에서 화력계획 작성시 고려할 수 있는 지휘관의 의도, 일부 포병부대의 예상되는 사격제한(진지변환, 사거리 한계),우선순위 표적(핵심, 고가치), 화력계획의 차후 변경 등 각종 실질적 상황을 고려하여 최대한 빠른 시간에 사격을 마칠 수 있도록 하였다. 이와 같은 사격순서 결정문제를 혼합정수 계획모형(MIP: Mixed Integer Programming)으로 구성하였고 분석 수단으로 ILOG OPL을 이용하여 최적해를 구하였다. 본 연구에서 제시한 모형을 야전포병부대에서 활용한다면, 작전운용간 좀더 효과적이고 신속한 사격이 되어 전투력 향상에 기여할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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