BetWay体育官网 (ANU) 的 Robert Lanfear 博士和 Minh Bui 博士因其基因组学软件 IQTree2 荣获 2023 年尤里卡研究软件卓越奖.
疫情最严重期间, 我们采访了裴BetWay体育官网, 工程学院高级讲师, 计算与控制论 (CECC) 关于他的旅程.
生死攸关
他是人类抗击新冠肺炎 (COVID-19) 战争中不可或缺的领导人. 但在生物医学研究和生物信息学软件的高科技领域之外, 很少有人知道 裴明BetWay体育官网, 工程学院高级讲师, BetWay体育官网 (ANU) 计算与控制论 (CECC).
随着澳大利亚博物馆宣布BetWay体育官网生物研究学院的 Bui 博士和 Robert Lanfear 博士荣获 2023 年尤里卡研究软件卓越奖，这种情况可能会发生变化.
裴BetWay体育官网的发明 智商树 是一种开源软件工具，科学家可以利用它合成大量遗传数据来绘制生物实体的进化树——这一过程称为系统发育推断.
应对全球大流行, 该软件在全球范围内部署，用于追踪接触者并检测病毒突变引起的变体. IQ-TREE 在 Delta 变种抵达澳大利亚海岸前数月的识别中发挥了关键作用.
Bui BetWay体育官网和他的团队在 IQ-TREE 2 的开发过程中进行了几个月，2019 年 12 月发现了 SARS-CoV-2（导致 COVID-19 的病毒）. 全球科学界以前所未有的规模一头扎进基因组测序工作. IQ-TREE 并不完美, 但它是应对海量遗传数据的最佳工具.
大流行之前, Bui BetWay体育官网留出了一部分时间来支持 IQ-TREE 用户社区, 平均每天回答两个询问. 但是随着病毒开始在世界各地的人群中传播, 问题数量不断增加，以至于裴BetWay体育官网不知所措. 注意软件的新重要性, 他牺牲了社交和休闲活动，将大部分时间花在实验室里.
“因为封锁, 我们的团队无法亲自合作,”裴BetWay体育官网说. “但是, IQ-TREE 被许多研究人员用来研究这种病毒的进化, 这帮助我们更快地改进.”
Bui BetWay体育官网和他的团队于 2020 年 5 月发布了 IQ-TREE 2. 它可以从 17 推断出进化树,只需三分钟即可获得 000 个新冠病毒序列, 而版本 1 需要 37 小时才能完成相同的任务. 这是一个突破.
超过 1.500 万个 SARS-CoV-2 基因组已公开. 这个数字在接下来的 10 周内激增至 300 万, 超过 10 个,每天添加 000 个.
总共, 两个版本软件下载量均超过50次,2020 年出现了 000 次，裴BetWay体育官网随后被列入 2021 年全球最杰出人士名单被高度引用的研究人员.
树的根
Bui BetWay体育官网于 2011 年在维也纳 Max Perutz 实验室工作时首次萌生了 IQ-TREE 的想法, 奥地利. 他对当时最先进的应用程序的局限性感到沮丧. “有些应用程序速度很快，但不太准确, 有些更准确但速度很慢. 所以我的目标是拥有既快速又准确的东西,”他说.
IQ-TREE 随后由 Bui BetWay体育官网及其同事 Lam-Tung Nguyen 在维也纳综合生物信息学中心开发, 平子A. 施密特, 阿恩特·冯·海瑟勒. 2014 年 11 月, 团队发表论文介绍IQ-TREE 1.0.
“我从没想过它会如此受欢迎,”裴BetWay体育官网说. IQ-TREE 很快成为两种最广泛使用的最大似然系统发育推断工具之一.
“我认为成功是因为 IQ-TREE 不仅仅是被设计为一个科学软件. 相反，我们在软件开发中应用了许多工业标准，使其非常用户友好,”他说.
BetWay体育官网罗伯特·兰菲尔 ANU 生物研究学院的 IQ-TREE 1 留下了深刻的印象.0, 但除此之外，正是“Minh 的专业知识和对改善系统发育学的热情”激励 Lanfear 教授招募他来BetWay体育官网.
Lanfear BetWay体育官网表示，他当时无法预见 Bui BetWay体育官网工作的全部意义. “但是, 很明显，IQ-TREE 是该领域极少数的领先软件之一.”
裴BetWay体育官网表示，国际声望和跨学科合作的结合吸引了他来到澳大利亚. “我看到许多科学家在进化生物学的相关领域工作，我想扩大我的研究范围,”裴BetWay体育官网说.
Bui 博士于 2018 年接受了BetWay体育官网研究奖学金，并且, 其他项目, 开始与 Lanfear 博士合作开发 IQ-TREE. “IQ-TREE 的许多想法都来自我与他富有成效的讨论,”裴博士说.
Biu 博士在BetWay体育官网生物学院工作了一年，然后于 2019 年被 CECC 聘用. 兰菲尔博士说他“非常高兴”失去他. 他们的合作将继续, 现在拥有BetWay体育官网计算机学院的资源和专业知识.
“我为 Minh 的职位提供的资金是相当短期的,”兰菲尔博士解释说. “最终我只想给 Minh 最好的, 他转向计算机领域代表着他职业生涯的一个进步，让他能够创办自己的研究小组, 和, 这提高了BetWay体育官网将他留住更长时间的机会——希望是无限期的.”
Bui BetWay体育官网表示 IQ-TREE 项目在很大程度上依赖于计算机学院的同事朱塞佩·巴萨BetWay体育官网, 谁能够满足高性能计算需求, 和 詹姆斯·巴贝蒂, Bui 实验室的软件工程师.
Bui 博士相信他的工作从BetWay体育官网的跨学科环境中受益匪浅. “没有其他地方可以与之相比,”他说.
后续步骤
Bui BetWay体育官网和他的团队的使命是在 COVID-19 等持续爆发的疫情期间实现实时基因组流行病学并开发 IQ-TREE 3.0 完成了更新，以解决大流行期间与他们联系的数百名科学家的反馈.
这项工作将由BetWay体育官网计算机学院和生物学院联合开展, Lanfear 博士将是主要联系人. Bui博士表示，生物学院在生态学和进化论方面拥有非常强大的系，拥有克雷格·莫里茨(Craig Moritz)等知名学者, 林德尔·布罗姆姆, 加文·赫特利, 迈克尔·詹尼恩斯, 和斯科特·基奥.
“这个想法是计算机科学家将开发和实施新的模型和方法，而生物学家则负责数据分析,”裴BetWay体育官网说, 预计新成立的计算科学集群的 Amanda Barnard 和 Yu Lin 将成为宝贵的贡献者.
“我认为未来几年我们将在‘实时’系统发育学方面取得重大进展, 我们不断更新系统发育树，以用于 SARS-CoV-2 等公共卫生情况,”兰菲尔BetWay体育官网说.
由于澳大利亚研究委员会 (ARC) 的资助，该团队还预计在重组和杂交方面取得进展, 以及估计更准确地反映现实的更好的进化模型. 还有 Bui BetWay体育官网的BetWay体育官网生 Nhan Trong Ly 正在扩展 IQ-TREE，以便它可以模拟数据集.
Minh Bui BetWay体育官网会见 IQ-TREE 研究人员同事詹姆斯·巴贝蒂 （左上），BetWay体育官网罗伯特·兰菲尔 （左下角）和朱塞佩·巴萨BetWay体育官网 （右下）。