NAU tyrėjas skyrė 3,75 milijono JAV dolerių NCI stipendiją vėžio tyrimų programinei įrangai kurti

Tam tikrų vėžio rūšių - skrandžio ir gimdos kaklelio vėžio - vystymasis, pavyzdžiui - turėti nusistovėjusius mikrobinius ryšius. Mūsų žmogaus mikrobiomos tyrimo technologijos per pastaruosius du dešimtmečius sparčiai tobulėjo ir kasdien tobulėja. Kaip rezultatas, dabar turime daug naujų metodų, skirtų generuoti duomenis apie žmogaus mikrobiomos sudėtį ir veiklą, ir daugelis vėžio tyrėjų stengiasi panaudoti šią informaciją, kad suprastų naujas mikrobų sąsajas.

Tačiau, kadangi analizės metodai yra tokie nauji, programinės įrangos, reikalingos šiems duomenims paversti naujomis žiniomis, šiuo metu trūksta. Su šiuo finansavimu, užpildysime šią programinės įrangos spragą kurdami naują atviro kodo programinę įrangą, skirtą žmogaus mikrobiomai susieti su vėžiu. Tikimės, kad tai galiausiai leis mums geriau suprasti vėžio vystymąsi, anksti aptikti vėžį ir pagerinti vėžio gydymą bei atsigavimą “.

Gregas Caporaso, Direktorius, Taikomųjų mikrobiomų mokslo centras

NCI finansuojamas projektas leis Caporaso ir jo komandai pagerinti QIIME 2, bioinformatikos programinės įrangos platforma, kurią jie pirmą kartą išleido 2016 m. pagerinti prieigą prie vėžio mikrobiomų bioinformatikos metodų ir duomenų. „Caporaso“ komandą NAU sudaro magistrantūros ir bakalauro studentai bei nuolatiniai programinės įrangos inžinieriai.

Matthew Dillonas ir Evanas Bolyenas, du tyrimų programinės įrangos inžinieriai „Caporaso“ laboratorijoje ir pirmieji „QIIME 2“ dokumento autoriai, bus centralizuotai įtrauktas į visus šio projekto projektavimo ir plėtros aspektus. Komanda planuoja sukurti QIIME 2 į mikrobiomų daugiafunkcinę bioinformatikos platformą, remti genomo analizę ir integraciją, metagenominis, metabolomika ir kiti „omikos“ duomenys, lemia vėžio tyrinėtojų bendruomenės poreikiai.

„Daugelis svarbių vėžio mikrobiomų projektų padarė pažangą integruodami skirtingus duomenų tipus, vis dėlto lieka daug techninių kliūčių, kad mikrobiomų daugiafunkcinė bioinformatika būtų prieinama visiems tyrėjams, kurių projektai būtų naudingi šiais metodais, “ - sakė Caporaso.

Turėdamas programinės įrangos inžinerijos patirties, Ankstesnis Caporaso projektas, QIIME 1, buvo pradėta prieš 12 metų, bendradarbiaujant su jo patarėju doktorantu Robu Knightu, dabar Kalifornijos universiteto Mikrobiomų inovacijų centro direktorius, San Diegas (UCSD). „QIIME 1“ buvo sukurtas siekiant palengvinti jų pačių mikrobiomų, tokių kaip žmonės ar dirvožemis, tyrimus, bet taip pat padaryti šiuos metodus prieinamus visiems mikrobiomų tyrinėtojams.

Caporaso prie NAU fakulteto prisijungė 2011 m. kur jis tęsė savo darbą „QIIME 1“. Dirbdamas su „Partnerystė Amerikos indėnų vėžio prevencijai“, ir vėliau per sabatą NKI, Caporaso suprato galimą žmogaus mikrobiomos svarbą vėžiui. Jo pagrindiniai darbai apie 1 ir 2 QIIME dabar buvo cituojami beveik 25, 000 kartų pirminėje mokslinėje literatūroje, jis tapo vienu iš labiausiai cituojamų NAU tyrėjų, pagal „Google Scholar“, ir Caporaso pažymi, kad beveik 20 procentų tų citatų yra iš tyrimų apie vėžį. Tai paskatino jį pradėti sutelkti pastangas į geresnę vėžio tyrimų bendruomenės paramą su QIIME, ir galiausiai į šį penkerių metų NCI apdovanojimą.

"Tai įdomu vėžio tyrinėtojams, nes tai leis naujo tipo tyrimus mikrobiomų tyrimuose, "Jis sakė." QIIME paprastai buvo naudojamas siekiant sukurti taksonominį mikrobiomos supratimą-kokie mikrobai yra šioje aplinkoje, ir kaip mikrobiomų bendruomenės palyginamos viena su kita pagal jų taksonominę sudėtį. Pradedamos taikyti naujos technologijos, padedančios mums atsižvelgti į kitus veiksnius, pavyzdžiui, kokia biologine veikla užsiima mikrobai, ir tos veiklos medžiagų apykaitos produktai. Integruodami šiuos duomenis, kartu su duomenimis apie šeimininką, pavyzdžiui, jų genomą, neabejotinai atves mus prie naujų mechanistinių supratimų apie mikrobiomo vaidmenį sergant vėžiu “.

„QIIME 2“ palaikys naujo tipo duomenų analizę, pvz., metagenomika ir metabolomika, atsakyti į klausimus apie mikrobų veiklą. Tai apims informaciją apie funkcinius genus, užkoduotus mikrobų genomuose, ir aplinkoje esančius metabolitus - mažas molekules, tokias kaip kofeinas ar etanolis, ir mikrobų gaminamus produktus - ir kaip jie gali turėti įtakos šeimininkui.

„Su mikrobiomų profiliavimu, mes suprantame biologiją; su metabolitų profiliavimu, mes gauname chemijos vaizdą. Tai padeda suprasti didesnį, holistinis požiūris į tai, kas vyksta šioje be galo sudėtingoje žarnyno mikrobiomos aplinkoje, kurioje yra trilijonai ląstelių, sąveikaujančių tarpusavyje ir jų aplinkoje, visi sukuria ir vartoja metabolitus, kurie daro įtaką jų elgesiui ir mūsų ląstelių elgesiui. Galėsime žinoti ne tik tai, kas ten yra mikroorganizmų požiūriu, bet ką jie daro, kur jie gyvena ir kaip jie bendrauja “.

Kaip ir „QIIME 1“, „QIIME 2“ yra atvirojo kodo programinės įrangos platforma, nemokama ir prieinama visiems. „QIIME 2“ buvo sukurtas siekiant išplėsti automatizuotus stebėjimo ir ataskaitų teikimo metodus, siekiant pagerinti tyrimų atkuriamumą, ir iš šio finansavimo komanda sukurs naujas priemones, padedančias ilgalaikiam duomenų archyvavimui. „QIIME 2“ atnaujinimus kas ketvirtį išleidžia „Caporaso“ komanda, ir jie jau pradėjo siekti kai kurių šios dotacijos tikslų.

„Tai neįtikėtinai įdomus projektas vėžio mikrobiomų tyrimų bendruomenei, “-sakė Melissa Herbst-Kralovetz, Arizonos universiteto vėžio centro docentas ir UA medicinos koledžo-Fenikso moterų sveikatos tyrimų programos direktorius. „Mano laboratorija tiria mikrobiotos vaidmenį ginekologiniame vėžiu, lytiškai plintančios infekcijos ir moterų sveikata. Dabar, mes naudojame 3D in vitro žmonių modelius, kad geriau suprastume mikrobiotos vaidmenį vėžio vystymuisi ir progresavimui, kuri priklauso nuo įvairių duomenų tipų integravimo iš klinikinių mėginių ir mūsų laboratoriniais 3D modeliais. „QIIME 2“ sukurtos naujos funkcijos padės mums įvertinti šių modelių tikslumą, ir galiausiai išversti informaciją, kurią gauname iš šių 3D modelių, atgal į kliniką kovai su vėžiu “.

„Kai galėsime pradėti jungti priimančiosios biologiją, mikrobiologija ir chemija, tada mes tikrai galėsime išsiaiškinti kai kurias trūkstamas sąsajas tarp mikrobiomo ir vėžio vystymosi ar vėžio gydymo, “, - sakė Caporaso.

• Voro nuodų peptidas gali padėti sustabdyti dirgliosios žarnos sindromo skausmą
• Smegenų ir kūno pirmųjų Parkinsono ligos potipių buvimas