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Next Generation Sequencing (NGS) – Soluciones para la Secuenciación de ADN

La secuenciación tradicional del genoma que se realizaba hace unos años requería una gran cantidad de tiempo. Actualmente la secuenciación del genoma humano completo es mucho más rápida, gracias a la adopción de la secuenciación de próxima generación (NGS), una técnica de funcionamiento en paralelo capaz de analizar millones de segmentos de ADN simultáneamente. También ha habido un avance en las máquinas de secuenciación que proporcionan una mayor potencia y capacidad de almacenamiento, lo que aumenta la velocidad de procesamiento de datos.

La secuenciación de ADN es la tecnología que determina el orden de los pares de bases en un segmento de ADN, que son los que transportan la información genética que se utiliza para comprender por qué y cómo se desarrolla una enfermedad. El conocimiento de la secuencia de un genoma humano completo (el conjunto completo del ADN humano) hace posible administrar un tratamiento y atención médica personalizada de acuerdo a la salud del paciente como individuo único. Esto permite a los médicos especialistas aplicar la medicina de precisión al diagnóstico y al tratamiento de enfermedades como el cáncer y otras de origen genético y, en última instancia, evitar que se desarrollen.

Fases de secuenciación del ADN

Una secuencia genómica completa compuesta por más de tres mil millones de cadenas de ADN que anteriormente requería años descifrar ahora se puede realizar en una sola semana. Estos datos genómicos son analizados y estructurados a fondo utilizando tecnologías basadas en la inteligencia artificial, como el «deep learning”.  Una vez los datos genéticos son descifrados se pueden generar modelos clínicos precisos y obtener conocimientos biológicos que puedan ayudar a los médicos en la predicción de enfermedades y la selección de fármacos, permitiendo tratamientos personalizados y opciones de atención médica más adecuadas para cada paciente.

Desafíos de los sistemas de Secuenciación Next Gen (NGS)

Dado que la secuenciación de próxima generación (NGS) se basa en la necesidad de una enorme potencia computacional para secuenciar millones de fragmentos de ADN en paralelo, el rendimiento de la CPU es una de las principales preocupaciones de los fabricantes cuando diseñan un sistema moderno de secuenciación de ADN.  Otros elementos esenciales a tener en cuenta es el acceso rápido a la memoria, la fiabilidad en la lectura y escritura de grandes conjuntos de datos, así como una excelente capacidad de disipación térmica y un funcionamiento con bajo nivel sonoro.

Máquina secuenciadora de ADN

Por otro lado, para que un sistema de secuenciación se implemente en la sala de servidores de un laboratorio o de un hospital como una máquina de secuenciación, también se debe considerar la posibilidad de ampliación de su capacidad en la velocidad de tratamiento de los datos.

Requisitos principales:

  • CPU de alto rendimiento
  • Memorias de alta capacidad con alta velocidad de acceso
  • Almacenamiento fiable y de alta velocidad, de larga duración y resistente DWPD (Drive Writes Per Day)
  • Sistema adaptable y escalable para necesidades de proyectos complejos
  • Soluciones de servicio altamente personalizadas, especialmente diseño térmico y silencioso

Soluciones de Axiomtek

Axiomtek ofrece una amplia gama de soluciones embedded totalmente personalizables, desde placas de servidor de CPU dual hasta productos edge server, para que los fabricantes construyan máquinas de secuenciación de ADN con la máxima potencia de procesamiento, con el fin de mejorar la secuenciación mediante la mejora en la programación de algoritmos, lo que ayuda a los científicos genéticos a lograr análisis de ADN rápidos y precisos en la investigación de secuenciación de próxima generación.

La placa de servidor de CPU dual de Axiomtek, por ejemplo, está diseñada con una arquitectura de CPU Intel® Xeon® dual para brindar un rendimiento informático óptimo. Se puede personalizar para adoptar dos CPU Intel® Xeon® de varios núcleos, cada uno de las cuales admite 12 núcleos para proporcionar a la placa hasta 24 núcleos de potencia informática. La placa del servidor también tiene 12 ranuras de memoria DDR4-2933 ECC DIMM con hasta 288GB (16GB x 6 + 32GB x 6) de capacidad, junto con 4TB U.2 SSD que proporciona un rendimiento 3G / 2.9G RW.

Axiomtek ofrece una amplia gama de soluciones para el sector médico

Para acelerar la velocidad de procesamiento de datos y permitir la multitarea simultánea, su interfaz de expansión está equipada con 2 riser cards que proporcionan 2 ranuras PCIe x 16 Gen 3.0 que permite agregar tarjetas de aceleración de datos y tarjetas de interfaz de cámara. Esta placa para servidor altamente personalizable puede satisfacer aún más los complejos requisitos de la secuenciación de ADN al incluir características tales como múltiples puertos LAN y USB, interfaces SATA y NVMe para un almacenamiento extenso de datos masivos de secuenciación de ADN, así como carriles PCIe e interfaces de expansión para la integración de tarjetas periféricas de aceleración de datos.

Servicio de Asistencia al Diseño y Fabricación de Axiomtek

Las placas embedded y los sistemas especializados de Axiomtek están adaptados a las necesidades de secuenciación de ADN y se construyen con un diseño pensado para que sea altamente adaptable. El servicio de diseño de Axiomtek brinda una ayuda crucial para el cliente durante todo el proceso de desarrollo, lo que lleva a la creación de un sistema de secuenciación completamente personalizado que puede adaptarse perfectamente a las demandas de aplicaciones individuales.

Beneficios de los servicios Design-In de Axiomtek:

  • Ciclo de desarrollo acortado
  • Fast time to market
  • Ahorro de costes
  • Esfuerzo de diseño reducido

Beneficios de los servicios de diseño de Axiomtek

Desde la planificación inicial, el diseño, las pruebas y la validación hasta la etapa final de envío e implementación, los servicios de diseño de Axiomtek ofrecen asistencia en todas las facetas de la personalización para garantizar que el producto final funcione perfectamente en entornos críticos.

Al construir el prototipo del cliente, Axiomtek tiene en cuenta todos los factores críticos en base a un desarrollo y diseño meticulosos: velocidad de procesamiento, capacidad de almacenamiento, reducción de ruido, disipación de calor, velocidad de datos o incluso la integración de periféricos. Todos los elementos son cuidadosamente diseñados, probados y ejecutados.

Aparte del diseño totalmente personalizable, los servicios de diseño de Axiomtek son conocidos por su alta flexibilidad. Los clientes pueden elegir el nivel de participación, es decir, desde servicios de diseño semi-personalizados a micro-personalizados, lo que reduce la cantidad de asistencia que Axiomtek brinda en función de las necesidades reales de cada proyecto. Esta opción está disponible para los clientes que deseen hacer la mayoría de sus diseños o necesiten ayuda solo para áreas específicas, como por ejemplo, reconfigurar cambios menores en una placa base.

Más allá de los servicios de asistencia, el asesoramiento en diseño también proporciona a los clientes servicios de software, incluido el desarrollo de sistemas operativos embedded, API de software y soporte  de drivers, así como BIOS personalizadas. Por ejemplo, se puede utilizar el servicio de personalización de BIOS para personalizar la pantalla de inicio del producto y solicitar que cada placa venga preinstalada con una versión embedded de Windows para brindar a los usuarios una interfaz facil de usar.

Más información sobre productos Axiomtek

Axiomtek, con más de 30 años de experiencia en diseño y fabricación electrónica, ofrece una amplia gama de sistemas embedded de alta calidad, placas base embedded, módulos COM Express y PC de grado médico, que han sido seleccionados por fabricantes de dispositivos médicos, OEM y ODM de renombre mundial para muchas de sus aplicaciones médicas de alta complejidad.

Axiomtek es partner de Venco Electrónica, proveedor de soluciones para Electrónica Industrial en España y Portugal desde hace más de treinta años. Tener comunicación directa con Axiomtek nos permite asesorar con fiabilidad y eficacia a nuestros clientes y ofrecer la mejor solución para sus proyectos, así como solucionar rápidamente cualquier incidencia que se pueda dar durante la fase de desarrollo.

Pregúntanos sin compromiso y te asesoraremos en la mejor solución para tu aplicación o proyecto.

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