Los investigadores del Instituto Europeo de Bioinformática de EMBL EMBL-EBI han combinado sus conocimientos de genética bacteriana y algoritmos de búsqueda web para crear un motor de búsqueda de ADN para datos microbianos. El motor de búsqueda, descrito en un artículo publicado en Biotecnología de la naturaleza , podría permitir que los investigadores y las agencias de salud pública utilicen datos de secuenciación del genoma para controlar la propagación de los genes de resistencia a los antibióticos. Al hacer que esta gran cantidad de datos sea reconocible, el motor de búsqueda también podría permitir a los investigadores aprender más sobre bacterias y virus.
Un motor de búsqueda de microbios
El motor de búsqueda, llamado Bitsliced Genomic Signature Index BIGSI, cumple un propósito similar a los motores de búsqueda de Internet, como Google.
La cantidad de ADN microbiano secuenciado se duplica cada dos años. Hasta ahora, no había una forma práctica de buscar estos datos.
Este tipo de búsqueda podría resultar extremadamente útil para comprender la enfermedad. Tome, por ejemplo, un brote de intoxicación alimentaria, donde la causa es una cepa de Salmonella que contiene un plásmido resistente a los medicamentos un elemento de ADN 'autostop' que puede propagar la resistencia a los medicamentosa través de diferentes especies bacterianas. Por primera vez, BIGSI permite a los investigadores detectar fácilmente si el plásmido se ha visto antes y en qué momento.
Google y otros motores de búsqueda usan el procesamiento del lenguaje natural para buscar en miles de millones de sitios web. Pueden aprovechar el hecho de que el lenguaje humano es relativamente inmutable. Por el contrario, el ADN microbiano muestra la huella de miles de millones de años de evolución, por lo quecada nuevo genoma microbiano puede contener un nuevo 'lenguaje' que nunca antes se había visto. La clave para hacer que BIGSI funcionara fue encontrar una manera de construir un índice de búsqueda que pudiera hacer frente a la diversidad del ADN microbiano.
Monitoreo de enfermedades infecciosas
"Nos motivó el problema del manejo de enfermedades infecciosas y la resistencia a los antibióticos", explica Zamin Iqbal, Líder del Grupo de Investigación en EMBL-EBI. "Sabemos que las bacterias pueden volverse resistentes a los antibióticos ya sea por mutaciones o con la ayuda de plásmidos.También sabemos que podemos usar mutaciones en el ADN bacteriano como un registro histórico de ascendencia bacteriana. Esto nos permite inferir, hasta cierto punto, cómo las bacterias podrían propagarse a través de una sala de hospital, un país o el mundo. BIGSI nos ayuda a estudiar todoestas cosas a escala masiva. Por primera vez, permite a los científicos hacer preguntas como '¿se ha visto antes esta cepa del brote?' o '¿este gen de resistencia a los medicamentos se ha extendido a una nueva especie?' ".
Búsqueda rápida y fácil
"Este motor de búsqueda complementa otras herramientas existentes y ofrece una solución que puede escalar a la gran cantidad de datos que ahora estamos generando", explica Phelim Bradley, bioinformático de EMBL-EBI. "Esto significa que la búsqueda continuará funcionando.a medida que la cantidad de datos sigue creciendo. De hecho, este fue uno de los mayores desafíos que tuvimos que superar. Pudimos desarrollar un motor de búsqueda que puede ser utilizado por cualquier persona con conexión a Internet ".
"A medida que la secuenciación del ADN se vuelve más barata, veremos una gran cantidad de usuarios fuera de la investigación básica y un rápido aumento en el volumen de datos generados", continúa Iqbal.
"Es muy probable que veamos la secuencia de ADN utilizada en clínicas o en el campo, para diagnosticar pacientes y prescribir tratamiento, pero también podríamos verla utilizada para una variedad de otras cosas, como verificar qué tipo de carne hay en unhamburguesa. Hacer que los datos de genómica se puedan buscar en este punto es esencial y nos permitirá aprender mucho sobre biología, evolución, propagación de enfermedades y mucho más ".
¿Por qué nos importan los microbios?
Un microbio es un ser vivo que es demasiado pequeño para ser visto a simple vista y requiere un microscopio. 'Microbio' es un término general utilizado para describir diferentes tipos de formas de vida, incluidas bacterias, virus, hongos y más.
Una fracción pequeña pero importante de microbios, principalmente algunos tipos específicos de bacterias y virus, son responsables de enfermedades infecciosas. Cuando las bacterias pueden "sobrevivir" al tratamiento con antibióticos, se vuelven extremadamente peligrosas para los pacientes. Esto está sucediendo cada vez más en todo el mundoy se conoce como resistencia a los antibióticos.
Al comparar el ADN de múltiples especies bacterianas, podemos comenzar a comprender cómo se relacionan y estudiar la dinámica de la resistencia a los antibióticos a medida que se propaga, tanto geográficamente como entre especies. Por ejemplo, el análisis de ADN puede ayudarnos a predecir cuán peligroso es unes cierta cepa de tuberculosis y a qué tipo de medicamentos podría responder esa cepa en particular.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Europeo de Biología Molecular - Instituto Europeo de Bioinformática . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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