Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

Direct Gene Detection in Raw Nanopore Signals Using Transformer Neural Networks

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F00216305%3A26220%2F26%3A0201495" target="_blank" >RIV/00216305:26220/26:0201495 - isvavai.cz</a>

  • Výsledek na webu

    <a href="http://dx.doi.org/10.13164/eeict.2025.13" target="_blank" >http://dx.doi.org/10.13164/eeict.2025.13</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.13164/eeict.2025.13" target="_blank" >10.13164/eeict.2025.13</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    Direct Gene Detection in Raw Nanopore Signals Using Transformer Neural Networks

  • Popis výsledku v původním jazyce

    Nanopore sequencing has transformed genomics by enabling real-time analysis of DNA and RNA in a compact, cost-effective device. However, conventional workflows require a separate basecalling step to convert raw electrical signals into nucleotide sequences, which can introduce errors and delay downstream analyses such as gene detection. Here, we present a novel approach that bypasses basecalling by directly analyzing raw nanopore signals using a transformer-based neural network. By adapting a model originally designed for ECG classification, we developed a system capable of detecting specific antibiotic resistance genes in Klebsiella pneumoniae samples. Raw signals were preprocessed through downsampling, z-normalization, and segmentation into 5,000-sample windows, yielding a dataset of 13,080 labeled segments. Experimental results demonstrate that our model effectively distinguishes gene-containing segments from non-target signals, achieving up to 80% accuracy in the “no target gene” category. In contrast, accuracy for other gene categories was lower, indicating that further optimization of the model is required. This direct-signal approach not only reduces the computational burden associated with basecalling but also streamlines the workflow, promising faster diagnostic turnaround times. These findings provide a significant step toward integrating advanced deep learning methods with nanopore sequencing for rapid, on-site genomic analysis and have potential applications in clinical diagnostics and epidemiological surveillance.

  • Název v anglickém jazyce

    Direct Gene Detection in Raw Nanopore Signals Using Transformer Neural Networks

  • Popis výsledku anglicky

    Nanopore sequencing has transformed genomics by enabling real-time analysis of DNA and RNA in a compact, cost-effective device. However, conventional workflows require a separate basecalling step to convert raw electrical signals into nucleotide sequences, which can introduce errors and delay downstream analyses such as gene detection. Here, we present a novel approach that bypasses basecalling by directly analyzing raw nanopore signals using a transformer-based neural network. By adapting a model originally designed for ECG classification, we developed a system capable of detecting specific antibiotic resistance genes in Klebsiella pneumoniae samples. Raw signals were preprocessed through downsampling, z-normalization, and segmentation into 5,000-sample windows, yielding a dataset of 13,080 labeled segments. Experimental results demonstrate that our model effectively distinguishes gene-containing segments from non-target signals, achieving up to 80% accuracy in the “no target gene” category. In contrast, accuracy for other gene categories was lower, indicating that further optimization of the model is required. This direct-signal approach not only reduces the computational burden associated with basecalling but also streamlines the workflow, promising faster diagnostic turnaround times. These findings provide a significant step toward integrating advanced deep learning methods with nanopore sequencing for rapid, on-site genomic analysis and have potential applications in clinical diagnostics and epidemiological surveillance.

Klasifikace

  • Druh

    D - Stať ve sborníku

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    20200 - Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering

Návaznosti výsledku

  • Projekt

    <a href="/cs/project/GA23-05845S" target="_blank" >GA23-05845S: Určování infekčních hrozeb v reálném čase ze surových nanoporových signálů pomocí technik strojového učení</a><br>

  • Návaznosti

    P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2025

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název statě ve sborníku

    Proceedings II of the Conference Student Eeict

  • ISBN

    9788021463202

  • ISSN

  • e-ISSN

    2788-1334

  • Počet stran výsledku

    4

  • Strana od-do

    13-16

  • Název nakladatele

    Brno University of Technology

  • Místo vydání

  • Místo konání akce

    Brno

  • Datum konání akce

    29. 4. 2025

  • Typ akce podle státní příslušnosti

    CST - Celostátní akce

  • Kód UT WoS článku