Az NAU kutatója 3,75 millió dollár NCI támogatást ítélt oda rákkutató szoftver készítéséhez

Bizonyos típusú rák kialakulása - gyomorrák és méhnyakrák, például - jól bevált mikrobiális kapcsolatokkal rendelkeznek. Az emberi mikrobióma tanulmányozására szolgáló technológiáink gyorsan fejlődtek az elmúlt két évtizedben, és naponta tovább fejlődnek. Ennek eredményeként számos új technikánk van az emberi mikrobióma összetételére és tevékenységére vonatkozó adatok előállításához, és sok rákkutató azon dolgozik, hogy ezeket az információkat felhasználja az új mikrobiális kapcsolatok megértéséhez.

Azonban, mivel az elemzési módszerek annyira újak, az adatok új tudássá alakításához szükséges szoftver jelenleg hiányzik. Ezzel a finanszírozással ezt a hiányosságot új nyílt forráskódú szoftver kifejlesztésével fogjuk pótolni, amely az emberi mikrobiom és a rák kapcsolatát szolgálja. Várjuk, hogy ez végül lehetővé teszi számunkra, hogy jobban megértsük a rák kialakulását, hogy korábban felismerjük a rákot, és javítsuk a rák kezelését és gyógyulását. "

Greg Caporaso, Rendező, Alkalmazott Mikrobiológiai Tudományok Központja

Az NCI által finanszírozott projekt lehetővé teszi Caporaso és csapata számára a QIIME 2 javítását, a bioinformatikai szoftverplatform, amelyet először 2016 végén tettek közzé, a rák mikrobiom bioinformatikai módszerekhez és adatokhoz való hozzáférés javítása. A Caporaso NAU csapatában végzős és egyetemi hallgatók, valamint teljes munkaidős szoftvermérnökök dolgoznak.

Matthew Dillon és Evan Bolyen, két kutatószoftver-mérnök a Caporaso laborjában és társszerzői a QIIME 2 dokumentumnak, központilag részt vesz a projekt tervezési és fejlesztési szempontjaiban. A csapat azt tervezi, hogy a QIIME 2-t mikrobióm multi-omics bioinformatikai platformmá alakítja, támogatja a genomikai elemzést és integrációt, metagenomikus, metabolomika és egyéb "omics" adatok, a rákkutató közösség szükségletei hajtják.

"Számos fontos rákos mikrobiológiai projekt előrelépést hozott a különböző adattípusok integrálásával, mégis jelentős technikai akadályok állnak fenn annak érdekében, hogy a mikrobiom multi-omics bioinformatikát hozzáférhetővé tegyék minden kutató számára, akinek projektjei hasznot húznának ezekből a módszerekből, - mondta Caporaso.

Szoftverfejlesztési háttérrel, Caporaso korábbi projektje, QIIME 1, 12 évvel ezelőtt, doktori poszt-tanácsadójával, Rob Knight-tal közösen kezdték el, most a Kaliforniai Egyetem Mikrobiome Innovációs Központjának igazgatója, San Diego (UCSD). A QIIME 1 célja az volt, hogy megkönnyítse a saját mikrobiómák - például az emberekben vagy a talajban található - tanulmányozását, de lehetővé tegye ezeket a módszereket minden mikrobiomkutató számára.

Caporaso 2011 -ben csatlakozott az NAU karához, ahol folytatta munkáját a QIIME 1 -en. A Partnership for Native American Cancer Prevention keretében és ezt követően az NCI -ben tartott szombaton, Caporaso felismerte az emberi mikrobióma potenciális jelentőségét a rák szempontjából. Az első és második negyedévre vonatkozó elsődleges cikkeit közel 25 -re idézték, 000 -szer az elsődleges kutatási irodalomban, a NAU egyik legtöbbet idézett kutatója, a Google Scholar szerint és Caporaso megjegyzi, hogy ezen idézetek közel 20 százaléka a rákról szóló tanulmányokból származik. Ez arra késztette őt, hogy erőfeszítéseit a rákkutató közösség jobb támogatására összpontosítsa a QIIME segítségével, és végül az NCI ötéves díja.

"Ez izgalmas a rákos kutatók számára, mert lehetővé teszi egy új típusú vizsgálat elvégzését a mikrobiomkutatásban, -mondta.-A QIIME-t rendszerint arra használták, hogy rendszertanilag megértsék a mikrobiomot-mely mikrobák vannak jelen ebben a környezetben, és hogyan hasonlítanak egymáshoz mikrobiómák közösségei taxonómiai összetételük alapján. Kezdenek új technológiákat alkalmazni más tényezők figyelembevételéhez, például milyen biológiai tevékenységeket végeznek a mikrobák, és ezen tevékenységek anyagcseretermékei. Ezen adatok integrálása, a gazdaszervezetre vonatkozó adatokkal együtt, mint például a genomjuk, minden bizonnyal elvezet minket a mikrobióma rákban betöltött szerepének új mechanikus megértéséhez. "

A QIIME 2 támogatja az új típusú adatok elemzését, mint például a metagenomika és a metabolomika, válaszolni a mikrobák aktivitásával kapcsolatos kérdésekre. Ez információkat tartalmaz a mikrobiális genomokban kódolt funkcionális génekről és a környezetben jelen lévő metabolitokról - kis molekulákról, például koffeinről vagy etanolról és a mikrobák által termelt termékekről -, valamint arról, hogyan befolyásolhatják a gazdaszervezetet.

"Mikrobiomprofilozással, képet kapunk a biológiáról; metabolitprofilozással, képet kapunk a kémiáról. Ez segít megérteni a nagyobbat, holisztikusabb szemlélet arra vonatkozóan, hogy mi történik a bél mikrobiomának ebben a végtelenül összetett környezetében, ahol billió sejt kölcsönhatásba lép egymással és környezetükkel, mind metabolitokat hoz létre és fogyaszt, amelyek hatással vannak viselkedésükre és sejtjeink viselkedésére. Nemcsak azt tudjuk majd meg, hogy ki van ott a mikroorganizmusok tekintetében, de mit csinálnak, hol élnek és hogyan kommunikálnak egymással. "

A QIIME 1 -hez hasonlóan A QIIME 2 egy nyílt forráskódú szoftverplatform, ingyenes és bárki számára elérhető. A QIIME 2 célja a nyomon követés és a jelentések automatizált módszereinek bővítése a kutatások reprodukálhatóságának javítása érdekében, és ezzel a finanszírozással a csapat új eszközöket hoz létre, amelyek segítik a hosszú távú adatarchiválást. A QIIME 2 frissítéseit negyedévente teszi közzé Caporaso csapata, és már elkezdtek dolgozni ezen támogatás néhány célja felé.

"Ez egy hihetetlenül izgalmas projekt a rákos mikrobiom kutatóközösség számára, -mondta Melissa Herbst-Kralovetz, egyetemi docens az Arizonai Egyetem Rákközpontjában és a The UA College of Medicine-Phoenix női egészségügyi kutatási programjának igazgatója. "A laborom a mikrobiota szerepét vizsgálja a nőgyógyászati ​​rákban, szexuális úton terjedő fertőzések és a nők egészsége. Jelenleg, kihasználjuk a 3D in vitro humán modelleket, hogy jobban megértsük a mikrobiota szerepét a rák kialakulásában és progressziójában, amely a klinikai mintákból és laboratóriumi 3D modelljeinkből származó különféle adattípusok integrálásán alapul. A QIIME 2 számára kifejlesztett új funkcionalitás segít felmérni ezen modellek pontosságát, és végül fordítsuk vissza az ezekből a 3D modellekből nyert információkat a klinikára a rák elleni küzdelem érdekében. "

"Amikor elkezdhetjük összekötni a fogadó biológiát, a mikrobiológia és a kémia, ekkor fogjuk tudni igazán kitalálni a mikrobióma és a rák kialakulása vagy rákkezelése közötti hiányzó láncszemek egy részét, - mondta Caporaso.

• A pókméreg -peptid segíthet megállítani a fájdalmat az irritábilis bél szindrómában
• Az agy első és a test első Parkinson-kór altípusainak megléte