NAU:n tutkija myönsi 3,75 miljoonan dollarin NCI -apurahan syöpätutkimusohjelmiston rakentamiseen

Tiettyjen syöpätyyppien - mahasyövän ja kohdunkaulan syövän - kehittyminen esimerkiksi - niillä on vakiintuneet mikrobiyhteydet. Teknologiamme ihmisen mikrobiomin tutkimiseksi ovat kehittyneet nopeasti kahden viime vuosikymmenen aikana ja kehittyvät edelleen päivittäin. Tuloksena, meillä on nyt monia uusia tekniikoita tietojen tuottamiseksi ihmisen mikrobiomin koostumuksesta ja toiminnasta, ja monet syöpätutkijat pyrkivät hyödyntämään näitä tietoja uusien mikrobisidosten ymmärtämiseksi.

Kuitenkin, koska analyysimenetelmät ovat niin uusia, Tietojen muuttamiseksi uuteen tietoon tarvittava ohjelmisto puuttuu tällä hetkellä. Tällä rahoituksella Täytämme tämän ohjelmiston aukon kehittämällä uutta avoimen lähdekoodin ohjelmistoa, joka liittyy ihmisen mikrobiomiin syöpään. Odotamme, että sen avulla voimme viime kädessä ymmärtää paremmin syövän kehittymistä, havaita syöpä aikaisemmin ja parantaa syövän hoitoa ja toipumista. "

Greg Caporaso, Johtaja, Sovelletun mikrobiomitieteen keskus

NCI:n rahoittaman hankkeen avulla Caporaso ja hänen tiiminsä voivat parantaa QIIME 2:ta, bioinformatiikan ohjelmistoalusta, jonka he julkaisivat ensimmäisen kerran vuoden 2016 lopulla, parantaa syövän mikrobiomin bioinformatiikan menetelmien ja tietojen saatavuutta. Caporason tiimiin NAU:ssa kuuluu jatko- ja perustutkinto-opiskelijoita sekä kokopäiväisiä ohjelmistosuunnittelijoita.

Matthew Dillon ja Evan Bolyen, kaksi tutkimusohjelmistosuunnittelijaa Caporason laboratoriossa ja ensimmäiset QIIME 2 -paperin tekijät, on keskitetysti mukana kaikissa tämän hankkeen suunnittelussa ja kehittämisessä. Tiimi aikoo kehittää QIIME 2:n moni-omiikan bioinformatiikan alustaksi, tukee genomien analysointia ja integrointia, metagenominen, aineenvaihdunta ja muut "omiikkitiedot", syöpätutkimusyhteisön tarpeiden vuoksi.

"Monet tärkeät syövän mikrobiomiprojektit ovat edistyneet integroimalla erilaisia ​​tietotyyppejä, vielä on kuitenkin huomattavia teknisiä esteitä mikrobiomien moni-omiikan bioinformatiikan saattamiselle kaikkien tutkijoiden saataville, joiden hankkeet hyötyvät näistä menetelmistä, "Caporaso sanoi.

Ohjelmistotekniikan taustalla, Caporason edellinen projekti, QIIME 1, aloitettiin 12 vuotta sitten yhteistyössä tohtorintutkinnon suorittaneen neuvonantajan Rob Knightin kanssa, nyt Kalifornian yliopiston mikrobiomien innovaatiokeskuksen johtaja, San Diego (UCSD). QIIME 1 on suunniteltu helpottamaan omia tutkimuksiaan mikrobiomeista - kuten ihmisistä tai maaperästä - mutta myös tekemään näistä menetelmistä kaikkien mikrobiomitutkijoiden saatavilla.

Caporaso liittyi NAU:n tiedekuntaan vuonna 2011, jossa hän jatkoi työtään QIIME 1:n parissa. ja myöhemmin sapattina NCI:ssä, Caporaso ymmärsi ihmisen mikrobiomin mahdollisen merkityksen syövälle. Hänen ensisijaisia ​​julkaisujaan QIIME 1 ja 2 on nyt siteerattu lähes 25, 000 kertaa ensisijaisessa tutkimuskirjallisuudessa, tekee hänestä yhden NAU:n useimmin mainituista tutkijoista, Google Scholarin mukaan, ja Caporaso toteaa, että lähes 20 prosenttia näistä lainauksista on peräisin syöpää koskevista tutkimuksista. Tämä sai hänet keskittymään syövän tutkimusyhteisön parempaan tukemiseen QIIMEn avulla, ja lopulta tähän viiden vuoden NCI-palkintoon.

"Tämä on jännittävää syöpätutkijoille, koska se mahdollistaa uudenlaisen tutkimuksen mikrobiomitutkimuksessa, "hän sanoi." QIIME:tä on tyypillisesti käytetty taksonomisen ymmärryksen luomiseksi mikrobiomista-mitä mikrobeja tässä ympäristössä on, ja miten mikrobiomien yhteisöt vertautuvat toisiinsa niiden taksonomisen koostumuksen perusteella. Uusia tekniikoita aletaan soveltaa muiden tekijöiden huomioon ottamiseen, kuten mihin biologiseen toimintaan mikrobit osallistuvat, ja näiden toimintojen aineenvaihduntatuotteet. Yhdistämällä nämä tiedot sekä tietoja isännästä, kuten niiden genomista, johtaa varmasti mekaanisiin käsityksiin mikrobiomin roolista syövässä. "

QIIME 2 tukee uuden tyyppisten tietojen analysointia, kuten metagenomiikka ja metabolomiikka, vastaamaan mikrobien toimintaa koskeviin kysymyksiin. Tämä sisältää tietoa mikrobien genomeihin koodatuista toiminnallisista geeneistä ja ympäristössä olevista metaboliiteista - pienistä molekyyleistä, kuten kofeiinista tai etanolista ja mikrobien tuottamista tuotteista - ja siitä, miten ne voivat vaikuttaa isäntään.

"Mikrobiomiprofiloinnin avulla saamme käsityksen biologiasta; metaboliittiprofiloinnilla, saamme kuvan kemiasta. Se auttaa meitä ymmärtämään suurempaa, kokonaisvaltaisempi näkemys siitä, mitä tapahtuu tässä suoliston mikrobiomin äärettömän monimutkaisessa ympäristössä, jossa on biljoonia soluja vuorovaikutuksessa keskenään ja niiden ympäristöjen kanssa, kaikki luovat ja kuluttavat metaboliitteja, jotka vaikuttavat heidän käyttäytymiseensä ja solujemme käyttäytymiseen. Voimme tietää paitsi kuka on siellä mikro -organismien suhteen, mutta mitä he tekevät, missä he asuvat ja miten he ovat vuorovaikutuksessa. "

Kuten QIIME 1:ssä, QIIME 2 on avoimen lähdekoodin ohjelmistoalusta, ilmainen ja kenen tahansa käytettävissä. QIIME 2 on suunniteltu laajentamaan automaattisia seuranta- ja raportointimenetelmiä tutkimuksen toistettavuuden parantamiseksi, ja tällä rahoituksella tiimi luo uusia työkaluja tietojen pitkäaikaiseen arkistointiin. Caporaso -tiimi julkaisee QIIME 2 -päivitykset neljännesvuosittain, ja he ovat jo alkaneet työskennellä joidenkin tämän apurahan tavoitteiden saavuttamiseksi.

"Tämä on uskomattoman jännittävä projekti syövän mikrobiomitutkimusyhteisölle, "sanoi Melissa Herbst-Kralovetz, apulaisprofessori Arizonan yliopiston syöpäkeskuksessa ja naisten terveystutkimusohjelman johtaja UA College of Medicine-Phoenixissa. "Laboratorio tutkii mikrobiston roolia gynekologisessa syövässä, sukupuolitaudit ja naisten terveys. Nykyisessä, hyödyntämme 3D -in vitro -mallia ymmärtääksemme paremmin mikrobiston roolin syövän kehittymisessä ja etenemisessä, joka perustuu erilaisten tietotyyppien integrointiin kliinisistä näytteistä ja laboratoriopohjaisista 3D-malleistamme. QIIME 2:lle kehitettävät uudet toiminnot auttavat meitä arvioimaan näiden mallien tarkkuutta, ja lopulta kääntää näistä 3D -malleista saamamme tiedot takaisin klinikalle syöpää vastaan. "

"Kun voimme aloittaa isäntäbiologian yhdistämisen, mikrobiologia ja kemia, silloin voimme todella selvittää joitakin puuttuvia yhteyksiä mikrobiomin ja syövän kehittymisen tai syövän hoidon välillä, "Caporaso sanoi.

• Hämähäkin myrkkypeptidi voisi auttaa lopettamaan kivun ärtyvän suolen oireyhtymässä
• Aivojen ensimmäisen ja kehon ensimmäisen Parkinsonin taudin alatyyppien olemassaolo