Ein Eckpfeiler der Long-Read-Technik von PacBio ist die hohe Genauigkeit, Qualität und Abdeckung von Genomen. Dies schlägt sich in seiner High-Fidelity (HiFi) Long-Read-Sequenzierung nieder, einem leistungsstarken Tool zur Untersuchung großer genomischer oder transkriptomischer Merkmale auf einer einzelnen DNA- oder RNA-Molekülebene. Ein wesentlicher Aspekt der Erzeugung von Long-Read-Daten ist der Prozess des Basisaufrufs, der für die Bestimmung von Nukleotidsequenzen komplexer, langer DNA-Moleküle von entscheidender Bedeutung ist. Dies erfordert jedoch erhebliche Rechenressourcen, da für jedes Molekül eine Konsensussequenz erzeugt werden muss – ein Prozess, der dann über Millionen von Molekülen ausgeführt wird.
Der Long-Read-Sequenzierer Sequel IIe von PacBio wurde mit CPU-basierter Berechnung entwickelt. Obwohl er gut funktionierte, stieß er leistungstechnisch an seine Grenzen, was zu einer Einschränkung des Durchsatzes und damit auch der Nutzbarkeit für kommerzielle Kunden führte. Um dieses Einschränkungsproblem zu lösen, führte PacBio das Revio-System mit NVIDIA A100 GPUs ein. Diese Weiterentwicklung ermöglichte eine erhebliche Steigerung der Rechenleistung bei gleich bleibender Gerätestellfläche. Als Ergebnis dieses Übergangs zu NVIDIA GPUs in Kombination mit NVIDIA® CUDA® für die Codeoptimierung konnte PacBio die Basisaufrufe beschleunigen, was zu einem besseren Gesamtdurchsatz und einer erhöhten Gesamteffizienz des Sequenzierungsprozesses führte.
Diese Techniken beschleunigten auch die zirkuläre Konsensussequenzierung (Circular Consensus Sequencing, CCS) auf dem Revio-System erheblich. Die wiederholte Sequenzierung von zirkularisierten DNA-Molekülen zur Erzeugung hochpräziser Lesewerte erforderte eine erhebliche Verarbeitungsleistung und viel Zeit, was den Gesamtdurchsatz und die Gesamteffizienz des Sequenzierers begrenzte. Als Revio dann NVIDIA GPUs einsetzte, konnte PacBio den CCS-Prozess von über 15 Stunden auf 2,5 Stunden reduzieren, was zu Zeitersparnis, verbesserter Produktivität und einer verbesserten kommerziellen Rentabilität der Revio-Sequenz für die Kunden führte.