[发明专利]一种DNA测序用条形码识别算法的硬件加速装置

说明书

本发明公开了一种DNA测序用条形码识别算法的硬件加速装置，包括控制逻辑单元、解映射单元、循环移位单元、内解码器以及外解码器，控制逻辑单元分别连接解映射单元、循环移位单元、内解码器和外解码器，解映射单元和循环移位单元连接，内解码器和外解码器连接；本发明的优点在于：降低时间复杂度，减少区分来自不同样本的测序读段的时间，快速对测序条形码的各类错误纠错。

技术领域

本发明涉及多路复用测序技术领域，更具体涉及一种DNA测序用条形码识别算法的硬件加速装置。

背景技术

作为最重要的分子生物学分析方法之一，DNA测序不仅能为遗传信息的揭示和基因表达调控等基础生物学研究提供重要数据，而且在基因诊断和基因治疗等应用研究中也发挥着重要的作用。随着科学的发展，传统的Sanger测序技术的局限性日益突出。一方面，该技术依赖于毛细管电泳，不仅费时，而且测序反应数也受到限制；另一方面，该技术基于酶法测序，成本较高。而随着以Roche公司的454技术、Illumina公司的Solexa技术和ABI公司的SOLiD技术为标志的高通量测序技术相继诞生。目前，高通量测序方法已经在很大程度上取代了传统的Sanger测序方法，成为生物研究的新的重要工具。与Sanger测序技术相比，高通量测序技术能够同时对数百万个DNA分子进行分析，因此又称为下一代测序技术(nextgeneration sequencing，NGS)或大规模平行测序(massively parallel sequencing)。这一测序能力在过去的几年中增长了几十倍，并且还在持续快速增长。然而，对于诸如miRNA的表达分析之类的较低复杂度样本的研究，单个样本所需的测序数据量只占新一代测序仪通量的很小一部分，此时超高通量的NGS技术就显得效率低下且不经济。这种情况在将来会随着测序仪读取吞吐量的增加而变得更加严重。因此，为了缓解NGS技术的高通量测序能力与低复杂样品的低通量需求之间的不匹配，多路复用测序应用而生，即将多个不同的DNA样本混合在一起进行单次上机测序。但仅仅简单的混合无法分辨检测到的序列片段来自于哪个样本。为了在测序后对混合在一起的属于不同DNA样本的序列进行分离，在测序前需要在属于每个样本的序列片段的末尾加上一个特殊的“身份标签”，即DNA测序条形码，之后再对样本进行混合并上机测序。这种多样本复用的测序方式实现了测序成本的进一步降低，并且有效利用了当前测序平台超高通量的测序能力。