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Invenzione della struttura di modello microbica generale di valutazione per ricerca in microbiologia

Un articolo pubblicato dalla società americana per microbiologia ha descritto una struttura quantitativa generale per determinare l'accuratezza di in vitro e in vivo modelli utilizzati nella ricerca in microbiologia. Il gruppo ha valutato l'efficacia del loro modello facendo uso di Pseudomonas aeruginosa del batterio.

Pseudomonas aeruginosaCrediti di immagine: La TA/Shutterstock.com di giugno

I modelli usati per montare la struttura quantitativa riuscivano nella cattura delle parecchie sfaccettature della fisiologia dell'infezione del batterio. Inoltre, il gruppo ha identificato che modello underperformed nelle categorie funzionali, dimostrando dove il modello non riuscito per catturare questi informazioni.

I modelli inclusi in una struttura quantitativa sono sperati per fornire ai ricercatori un metodo accurato di selezionare il modello ottimale del laboratorio per l'uso negli studi microbiologici; uno che rappresenta la riga di indagine scientifica.

C'è tipicamente un intervallo dei modelli del laboratorio usati per studiare le infezioni. La selezione dei modelli in gran parte è basata sulle razionalizzazioni ad-hoc o sull'intuizione del ricercatore. Tuttavia, la valutazione della prestazione di un modello è corrente mancare dovuto una mancanza di struttura formalizzata.

Il gruppo ha cercato di affrontare l'emissione proponendo un RNA che ordina la struttura basata (RNA-seguente) per valutare i modelli umani di infezione. RNA-Seguente rivela l'espressione genica patogena in un modo imperturbabile - circostanze che sono difficili da raggiungere in vitro.

La motivazione per questo studio era lo studio sull'infezione di Pseudomonas aeruginosa dei polmoni dei pazienti di fibrosi cistica. Il muco viscoso in pazienti fornisce un ambiente ottimale per la colonizzazione dal aeruginosa del P. Questo batterio conta su muco come sorgente di carbonio nell'energia, con conseguente sua crescita ad alta densità.

Sebbene i modelli possano essere razionalizzati basino sulla loro capacità di ricapitolare i termini fisiologici in esseri umani, per lo studio sull'infezione di aeruginosa del P., la pertinenza di questi modelli resta valutare e molte non catturano tutte le caratteristiche dell'infezione di aeruginosa del P.

Progettazione di studio

Il gruppo ha analizzato i transcriptomes di aeruginosa del P. da 20 campioni umani dell'espettorato dei CF prelevati dopo expectoration. Specificamente, hanno confrontato i transcriptomes catturati dall'espettorato a quelli di uno sforzo PAO1 di riferimento.

Per valutare l'accuratezza di modello, il gruppo ha applicato una struttura di calcolo basata sui dati transcriptomic, insieme a questi dati derivati dai modelli di infezione dei CF. Ciò è stata usata per misurare la prestazione della prestazione del modello.

Ciò si è applicata ai seguenti modelli sperimentali:

  • Brodo di lisogenia (LB)
  • Modello di polmonite del mouse
  • Media sintetico dell'espettorato (SCFM2)
  • modello polarizzato mutante in vitro delle cellule epiteliali della galleria di ventilazione di CFTR ΔF508 CFBE41o-

Il gruppo ha trovato che i modelli differenti riuscivano a riprodurre la funzione biologica del aeruginosa del P. e combinandoli, 96% dello sforzo PAO1 di riferimento sono stati rappresentati esattamente.

I geni evasivi sono modellati male dallo standard uno sforzo di riferimento

Malgrado questo successo, il gruppo ha trovato che 211 gene che sono stati catturati senza successo dal laboratorio modella usando PAO1 ma è stato catturato facendo uso di uno sforzo clinico. Questi si riferiscono a dal gruppo come geni evasivi del `' e comprendono i geni conosciuti per cambiare dovuto la capitalizzazione della mutazione.

51 del 211 gene sono stati catturati facendo uso dell'isolato clinico dei CF sviluppato nel modello SCFM2, che ha indicato che i modelli possono essere migliorati selezionando gli sforzi clinici piuttosto che uno sforzo standard di riferimento per i geni funzionali specifici.

L'accuratezza di modello dipende dalla categoria funzionale di geni esplorati

Considerevolmente, il gruppo è stato sorpreso trovare che la prestazione del modello del mouse non era significativamente migliore di altri modelli in vitro. Ciò è significativa poichè i mouse sono considerare come il sistema monetario aureo per il riepilogo dell'ambiente per le infezioni umane, presentando un buon mimo della risposta immunitaria ospite.

Lo SCFM2 era un modello più di funzionamento soddisfacente riguardante il modello murino, ma c'erano categorie distinte in cui il modello murino ha eseguito meglio; per esempio, i porins della codifica del gene sono stati rappresentati più esattamente nel modello del mouse.

Sebbene i punteggi globali di accuratezza siano importanti, le categorie, le vie ed i geni funzionali devono essere considerati esclusivamente poichè i migliori modelli di segnatura globale non saranno appropriati in tutti i casi.

Miglioramenti di modello tramite l'aggiunta dei microbi di co-avvenimento

La struttura ha inventato egualmente delinea le strategie per migliorare i sistemi-modello. Per esempio, i modelli possono essere modificati per riflettere l'espressione genica veduta in espettorato dei CF. Nel caso di SCFM2, l'aggiunta dello spermidine può diminuire l'espressione genica per la biosintesi della poliammina (che è più alto relativo che veduto in espettorato dei CF) per migliorare la sua accuratezza.

Questo approccio è utile per i geni che codificano le funzioni ben-categorizzate quali i trattamenti biosintetici e catabolici. Come i dati transcriptomic diventano disponibili, quali le reti di interazione del gene, geni delle funzioni sconosciute possono essere modellati con simile accuratezza.

La struttura offre il potenziale di esaminare l'effetto di modulazione microbica su espressione genica di aeruginosa del P. Il gruppo ha supposto che l'aggiunta dei microbi potesse migliorare l'accuratezza dei geni evasivi del `'. Inoltre, l'aggiunta dei sistemi modelli in vitro delle componenti delle cellule immuni può anche contribuire a delucidare i segnali che stimolano l'espressione genica di aeruginosa del P.

Attualmente, il gruppo ha analizzato soltanto l'accuratezza media del punteggio, ma come più transcriptomes sono categorizzati, il gruppo spera che lo studio sulla distribuzione di questi punteggi possa essere quantificato.

Orientamento futuro

Il gruppo descrive la necessità di verificare i carichi di rottura raccolti ai punti differenti durante la loro fase di crescita mentre rappresentano i modelli differenti, a causa dei loro profili distinti di espressione. Inoltre, i laboratori differenti possono eseguire diversamente gli esperimenti di modello ed alcuni trattamenti del preparato delle biblioteche hanno il potenziale di distorcere l'accuratezza dei calcoli del punteggio. Per concludere, l'analisi a valle può urtare i punteggi.

Il gruppo conclusivo specificando: “Il nostro approccio può anche essere esteso facilmente in futuro fino funzionalità a livello comunitario nelle comunità polimicrobiche, piuttosto che semplicemente le funzioni dei sui membri individuali„

Sorgente

Cornforth, 2020) strutture quantitative del dm et al. (per la valutazione di modello nella ricerca in microbiologia facendo uso di Pseudomonas aeruginosa e nell'infezione di fibrosi cistica come banco di prova. mBio. doi: 10.1128/mBio.03042-19

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Last Updated: Mar 16, 2020

Hidaya Aliouche

Written by

Hidaya Aliouche

Hidaya is a science communications enthusiast who has recently graduated and is embarking on a career in the science and medical copywriting. She has a B.Sc. in Biochemistry from The University of Manchester. She is passionate about writing and is particularly interested in microbiology, immunology, and biochemistry.

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