基于Nextflow与nf-core的生物信息学能力建设:澳大利亚儿童研究所早期至中期职业研究员的实践经验与九项准则

【字体: 时间:2025年08月30日 来源:Frontiers in Bioinformatics 3.9

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  这篇综述系统阐述了澳大利亚儿童研究所(The Kids Research Institute Australia)通过Nextflow工作流管理系统和nf-core开源社区,构建面向早期至中期职业研究员(EMCRs)的生物信息学能力建设项目的实践经验。文章提出九项实践准则,涵盖战略规划、技能评估、IT协作、分层培训(如Hacky-Hours和BYO-D工作坊)及持续评估,强调标准化、可重复性(reproducibility)和社区驱动(如Slack和GitHub协作)对多组学(multi-omics)研究的关键作用,为机构级生物信息学能力建设提供可复用的方法论框架。

  

Rule 1: 制定与机构优先事项匹配的战略规划

澳大利亚儿童研究所围绕"健康快乐儿童"愿景,构建三支柱策略:1) 评估现有计算资源与知识缺口;2) 建立"超级用户"社区促进协作;3) 推行生物信息学标准(如Bioconda和Docker容器化),通过专题研讨会(SIG)将临时脚本升级为Nextflow标准化流程。

Rule 2: 提升机构对可重复科学的认知

通过微软Teams频道和月度研讨会,普及组学数据分析的"快乐路径"(happy path)理念,强调参数优化与流程串联对转录组(rnaseq)和甲基化(methylseq)研究的重要性。

Rule 3: 识别研究组的技能缺口

初期调查将研究员分为三级:初学者学习Linux基础;中级开发者掌握nf-core模板(如ampliseq);高级用户定制流程以适应Pawsey超算中心HPC环境,针对性填补云计算(如AWS学术积分)和单细胞分析(scrnaseq)技能短板。

Rule 4: IT协同与文档可持续化

IT团队部署预装JavaLTS和Singularity的虚拟机模板,配套3TB临时存储空间。开源的Nextflow-BioWiki(GitHub)收录故障排查指南,实现从依赖配置到参考基因组共享的全流程文档化。

Rule 5: 定期nf-core专题研讨会

按组学主题分组:微生物组(mag)分析结合16S扩增子(ampliseq),表观遗传学聚焦ATAC-seq与甲基化联合分析,通过"字节大小"微讲座降低学习曲线。

Rule 6: 实战培训(Hacky-Hours)

双周90分钟实战涵盖从nf-core下载到SLURM作业提交,通过"带自己的数据"(BYO-D)环节解决实际项目中的内存分配和中间文件清理问题。

Rule 7: 分层训练体系

初学者训练营搭配一对一辅导,IT人员现场演示如何通过Wave容器优化GPU资源调用,高级班则教授Trecode溯源工具整合。

Rule 8: 持续学习生态

通过Teams/Jira集成跟踪问题,鼓励参与nf-core全球黑客松(hackathon),将本地经验扩展至WorkflowHub和Galaxy.eu等国际平台。

Rule 9: 动态评估机制

季度检查点采用三问法:保留成功的云学分培训(如Terra.bio),改进单细胞流程文档,淘汰过时的R脚本转换课程。

结论与展望

项目促成多项甲基化与微生物组研究发表,Nextflow的MultiQC报告与数据溯源(lineage)功能显著提升结果可审计性。未来将加强FAIR数据原则与ABLeS超算资源的整合,推动EMCRs从流程使用者转变为社区贡献者。

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