Gesundheit
Neues Tool Nutzt Die Web-Und Supercomputer, Um Die Track-Erreger, Wie Sie Sich Entwickeln

Krankheitserreger können nun leicht verfolgt in Zeit und Raum, wie Sie sich weiter entwickeln, ein Fortschritt revolutionieren könnten sowohl die öffentliche Gesundheit und informieren die nationalen Sicherheit im Kampf gegen Infektionskrankheiten. Entwickelt von Forschern, die gehören Wissenschaftler des American Museum of Natural History, Supramap ist eine neue, leistungsfähige, web-basierte Anwendung, die Google maps genetische Mutationen wie die unter den verschiedenen Stämmen der aviären influenza auf der Welt. Die neue Anwendung wird veröffentlicht in der frühen Onlineausgabe der Cladistics.

„Supramap nicht mehr, die setzen Punkte auf eine Karte – es ist die Verfolgung eines Erregers ist evolution“, sagt Daniel A. Janies, der erste Autor des Papiers und ein außerordentlicher professor an der Ohio State University. „Packen wir die Werkzeuge in eine einfach zu bedienende web-basierte Anwendung, so dass Sie nicht brauchen einen Ph. D. in der evolutionären Biologie und der informatik zu verstehen, die Flugbahn und die übertragung der Krankheit.“

„Dieses tool hat auch eine Menge von predictive power“, sagt der Erstautor der Gemeinde Wheeler, der Kurator in der Abteilung für Wirbellose Zoologie an der American Museum of Natural History. „Wenn die Bewegung eines Krankheitserregers ist in Bezug auf Vogel-Zugrouten, der Ausgangspunkt, und die Routen verlagern sich wegen etwas wie Klimawandel, können wir Vorhersagen, wo die Krankheit möglicherweise logisch hervorgehen weiter.“

In den letzten Jahren die Sammlung von genomischen Reihenfolgen des coronavirus, die Ursachen des Schweren Akuten Respiratorischen Syndroms (SARS) und die verschiedenen Stämme der influenza-A-virus geworden sind ein wichtiger Teil der Bekämpfung von Ausbrüchen von Infektionskrankheiten. Der erste Sprung eines Krankheitserregers in Menschen ist zunehmend wichtig zu verstehen, weil der wachsende Mensch-Tier-Kontakt und weltweiten Reisen. Forscher wissen jetzt zum Beispiel dass SARS einen tiefen, evolutionären Ursprung in Fledermäusen. Ein weiteres Aktuelles Verwendung von Genetik, Geographie und die phylogenetischen Bäume, die Karte der evolutionären Beziehungen zwischen verschiedenen Stämmen von pathogenen, ist die Vorhersage hotspots der Krankheit Wiederkehr.

Betrieb über die parallele Programmierung high-performance-computing-Systeme an der Ohio State University und der Ohio Supercomputer Center, Supramap Fortschritte, die die Nutzung der genetischen information in das Studium ansteckende Ausbrüche ein Schritt weiter. Diese Anwendung integriert Gensequenzen von Krankheitserregern mit geografischer information, damit können die Forscher verfolgen die Ausbreitung einer Krankheit unter verschiedenen hosts und Folgen der Entstehung von Schlüssel-Mutationen über Zeit und Raum hinweg. Mit Supramap, die Benutzer Einreichen können raw-genetische Sequenzen und erhalten einen phylogenetischen Baum der Stämme von Krankheitserregern. Der resultierende Baum ist dann der Projektion auf der Erde durch die Supramap und eingesehen werden können, mit Google Earth. Jeder Zweig des Stammbaumes ist georeferenziert und mit Zeitstempel. Pop-up-Fenster und die Farbe der äste zeigen, wie sich Erreger-Stämme mutieren über Raum und Zeit und infizieren neue hosts.

Janies, Wheeler, und seine Kollegen untersuchten Supramap die Funktion durch Eingabe von genetischen und geographischen Daten auf den letzten Isolate der Vogelgrippe (H5N1). Die Vielfalt der viralen Stämme von Vögeln und Säugetieren in China, Russland, dem Mittleren Osten, Afrika und Europa vertreten sind, wie Sie sich ausbreiten nach Westen über vier Jahre. Die Stammbaumes, basierend auf 239 Sequenzen eines bestimmten Gens, polymerase-basic-2 zeigt, dass die host-Schichten sind hoch korreliert mit einer bestimmten mutation (in E627K) ermöglicht es, dass Vogelgrippe-Viren zur Anpassung an säugetier-hosts.

„Es gibt viele Bemühungen durch Regierungen und nicht-Regierungs-Organisationen zu ermutigen, die gemeinsame Nutzung von raw-genomischen Informationen, insbesondere für Krankheitserreger,“ sagt Janies. „Aber die rohen genetischen Informationen noch Bedarf der interpretation, und wir teilen unser know-how und auch unsere Computer so, dass dies geschehen kann. Wir wollen, dass unsere tools zu informieren, Entscheidungen über mögliche Globale hotspots für die Entstehung von Krankheiten von den Tieren und von Bereichen der Medikamentenresistenz.“

„Biogeographie und Phylogenese oder die Studie von evolutions-und geographischen Verhältnissen unter Organismen, sind die Kernbereiche von Forschung im Museum“, sagt Wheeler. „Unser know-how wird nun angewendet, um eine neue, praktische Fragen der Forschung, die Verbreitung von Krankheiten und die menschliche Gesundheit. Und dieses erweitern können, um ein handle auf andere Probleme, wie die Bewegung von invasiven Arten.“

Neben Janies und Wheeler, die Papier-Autoren zählen Travis Treseder, Boyan Alexandrov, Ümit Çatalyürek, und Jennifer J. Chen von der Abteilung für Biomedizinische informatik am Ohio State University

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