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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2023.tde-26102023-100339
Documento
Autor
Nome completo
Leonardo Toshinobu Kimura
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2023
Orientador
Banca examinadora
Simplicio Junior, Marcos Antonio (Presidente)
Henriques, Marco Aurélio Amaral
Miers, Charles Christian
Título em português
Amazon Biobank: um banco de dados genético baseado em blockchain para bioeconomia.
Palavras-chave em português
Banco de dados genético
Biotecnologia
Computadores (Segurança)
Sistemas distribuídos
Resumo em português
A bioeconomia é proposta como uma alternativa sustentável para o desenvolvimento econômico de regiões de alta biodiversidade. Especialmente no campo da genômica, o desenvolvimento de sequenciamento genético de baixo custo abre uma oportunidade para novos atores além da academia de se envolverem na atividade. No entanto, os repositórios genômicos existentes sofrem com a falta de rastreabilidade de dados e mecanismos econômicos de compartilhamento de benefícios, resultando em menor motivação para os provedores de dados. Para enfrentar esse desafio, é apresentado Amazon Biobank, um banco de dados genético comunitário. Ao usar as tecnologias blockchain e peer-to-peer (P2P), é permitido o compartilhamento de dados distribuído e transparente, enquanto os smart contracts garantem o compartilhamento justo de benefícios entre todos os participantes do sistema. Além disso, o Amazon Biobank foi projetado para ser auditável por qualquer usuário, reduzindo a necessidade de administradores confiáveis do sistema. Para validar essa abordagem, foi implementado um protótipo usando Hyperledger Fabric e BitTorrent e avaliamos seu desempenho. Os resultados mostram que o protótipo pode suportar pelo menos 400 transações por segundo em uma pequena rede e que isso pode ser melhorado adicionando novos nós ou alocando recursos computacionais adicionais. Assim, é esperado que o Amazon Biobank sirva como uma ferramenta vital para a pesquisa biotecnológica colaborativa, promovendo o desenvolvimento sustentável em regiões de alta biodiversidade.
Título em inglês
Amazon Biobank: a blockchain-based genomic database for bioeconomyi.
Palavras-chave em inglês
Benefit-sharing
Biodiversity
Blockchain
DNA database
DNA sequencing
Smart contract
Sustainable development
Resumo em inglês
Bioeconomy is proposed as a sustainable alternative for the economic development of high-biodiversity regions. Especially in the field of biodiversity genomics, the development of low-cost DNA sequencing opens an opportunity for new actors beyond academia to engage in genomic sequencing. However, existing genomic repositories suffer from a lack of data traceability and economic benefit-sharing mechanisms, resulting in limited motivation for data providers to contribute. To address this challenge, we present Amazon Biobank, a community-driven genetic database. By leveraging blockchain and peer-to-peer (P2P) technologies, we enable distributed and transparent data sharing, while smart contracts ensure fair benefit-sharing among all system participants. In addition, Amazon Biobank is designed to be auditable by any user, reducing the need for trusted system managers. To validate our approach, we implemented a prototype using Hyperledger Fabric and BitTorrent and evaluate its performance. Our results show that the prototype can support at least 400 transactions per second in a small network and that it can be further improved by adding new nodes or allocating additional computational resources. We expect that Amazon Biobank will serve as a vital tool for collaborative biotechnology research, fostering sustainable development in high-biodiversity regions.
 
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Data de Publicação
2023-10-27
 
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