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Concessão nova dos usos do biólogo para encontrar maneiras de eliminar o schistosomiasis

Um biólogo na Universidade do Texas em Arlington está usando uma concessão nova para procurar maneiras de terminar fora uma doença que resista stubbornly todas as tentativas da erradicar.

Todd Castoe, professor adjunto da biologia, é o co-investigador em um de cinco anos, concessão $3,4 milhões dos institutos de saúde nacionais para um estudo intitulado, “Schistosomiasis na borda da eliminação: Caracterizando fontes de infecções novas em pontos quentes residuais da transmissão.” A parcela de Castoe da concessão é $1,159 milhões.

O projecto usa aproximações genomic pioneiros--quais estão sendo conduzidos por Castoe e por seus estudantes no equipamento em seu laboratório e no centro norte avançado do genoma de Texas abrigado no terreno do UTA--para aprender porque o schistosomiasis parasítico da doença persiste nas áreas onde as medidas de controle extensivas contra ele foram executadas.

O Schistosomiasis é um agudo e uma doença crónica causado por sem-fins parasíticos e é em segundo somente à malária como a doença parasítica a mais devastador. Afecta mais de 200 milhões de pessoas no mundo inteiro, na maior parte em áreas tropicais e subtropicais e especialmente nas comunidades deficientes sem acesso à água potável segura e ao saneamento adequado.

Os epidemiologistas em China e em outros países têm estudado o schistosomiasis e têm tentado eliminá-lo para mais do que uma década. Puderam conseguir taxas da erradicação de 99 por cento em algumas áreas, mas a doença resistiu a limpeza para fora inteiramente.

“Nós queremos encontrar o que é sobre esta doença que permite que persista mesmo face às medidas de controle agressivas,” Castoe disse. “É importante obter livrado do schistosomiasis, mas o espaço do projecto é muito maior do que aprendendo como eliminar esta doença em alguma uma área do mundo.

“A importância real do estudo consiste em aprender porque nós não podemos totalmente eliminar esta doença parasítica, e então usando esse conhecimento para ajudar a erradicação do guia faz campanha para esta e outras doenças parasíticas em outra parte. Há algo sobre os testes padrões da transmissão que perpetuam esta doença que nós não compreendemos ainda. Nós queremos conhecer o que é original sobre a biologia deste e de outras doenças parasíticas no jogo final, quando o controle foi razoavelmente eficaz em reduzir a doença mas a erradicação não pode ser conseguido.”

Castoe está trabalhando no projecto com investigador principal Elizabeth Carlton e Pollock de David do co-investigador, ambos da Faculdade de Medicina da Universidade do Colorado. Castoe passou cinco anos como um companheiro pos-doctoral no laboratório do Pollock antes da vinda ao UTA em 2012.

O “Dr. Carlton contactou o Dr. Pollock para a ajuda no projecto, e obteve em contacto comigo porque a pesquisa que eu tenho feito para gerar dados do genoma de muitas amostras individuais complementou seus objetivos bem,” Castoe disse. “Usando arranjar em seqüência genomic, este projecto fornecerá introspecção inaudita nos testes padrões detalhados da transmissão através dos anfitriões, através das áreas geográficas e com o tempo. Isto ajudar-nos-á a compreender como impedir infecções e esforços do avanço para conseguir reduções permanentes no schistosomiasis e em outros helminthiases humanos [as infecções do sem-fim].”

Os parasita que causam o schistosomiasis vivem uma parcela de sua vida em determinados tipos de caracóis de água doce. O formulário infeccioso do parasita, conhecido como cercariae, emerge do caracol na água, que contamina então povos durante actividades agrícolas, ocupacionais e recreacionais rotineiras. A falta da higiene apropriada e as actividades de crianças escola-envelhecidas tais como a natação ou a pesca na água infestada fazem-nos especialmente vulneráveis à infecção.

“Uma das partes mais emocionantes deste projecto leveraging avanços em arranjar em seqüência tecnologias para melhorar nossa capacidade para reduzir-se, e para eliminar possivelmente, doenças tropicais negligenciadas,” Carlton disse. O “Dr. Castoe era uma escolha óbvia devido a sua experiência em arranjar em seqüência tecnologias. Está no de ponta do campo e uma das coisas que é tão grande sobre o ter na equipe é que está pensando sempre sobre como nós pudemos leverage os avanços os mais atrasados em arranjar em seqüência genomic para responder de forma eficiente e eficaz a nossas perguntas da pesquisa.”

Carlton explicou que os pesquisadores estão usando tecnologias arranjando em seqüência genomic novas para traçar a ascendência dos parasita, em um esforço para identificar os anfitriões humanos ou animais que podem actuar como fontes de infecção nova. Estão seguindo populações humanas e animais ao longo do tempo, testando as para factores de risco da infecção e da medição.

“Nós estamos olhando as áreas novas da infecção, pontos quentes onde nós não podemos a eliminar,” Castoe dissemos. “Muitas das coisas que nós aprendemos neste projecto poderiam aplicar-se global, às várias doenças parasíticas em muitos baixos e países de rendimento médio. Aquele é o objetivo.”

A faculdade do decano Morteza Khaledi da ciência elogiou o trabalho que Castoe e seus colegas estão fazendo e dito lhe tem o potencial ter um impacto de grande envergadura na saúde e na condição humana, uma das colunas principais do plano estratégico 2020 do UTA: Soluções corajosas | Impacto global.

O “Dr. Castoe é um líder no campo do genoma que arranja em seqüência e este projecto tirará proveito extremamente de sua experiência nesta área,” Khaledi disse. “É possível que o trabalho ele e seus colegas está fazendo neste estudo poderia ser aplicado no mundo inteiro e sido do benefício tremendo na luta contra doenças parasíticas.”

Castoe igualmente tem outros dois projectos federal financiados correntes, ambos os estudos genomic de envolvimento do major das serpentes mas de procurar responder a perguntas fundamental diferentes.

O projecto do NSF para compreender os papéis da selecção e o gene fluem na especiação nos cascavéis

O primeiro destes projectos, intitulado “sistemática, introgression e adaptação em cascavéis ocidentais: Um sistema modelo para estudar o fluxo, a selecção e a especiação do gene,” é financiado por um de quatro anos, concessão $867.402 da divisão do National Science Foundation da biologia ambiental. Castoe é investigador principal; os co-PIs são Matthew Fujita, professor adjunto do UTA da biologia; Stephen Mackessy, professor na escola de ciências biológicas na universidade de Colorado do norte; e Jesse Meik, professor adjunto de ciências biológicas na universidade estadual de Tarleton, que ganhou um Ph.D. na biologia quantitativa do UTA em 2009.

A pesquisa focaliza no cascavel ocidental e em seus familiares próximos como um sistema modelo para estudar o processo fundamental de formação da espécie.

“Apesar da pesquisa substancial, os papéis da selecção natural na formação de espécie e em impedir a hibridação entre a espécie permaneça compreendido deficientemente,” Castoe disse. “Em um mundo em rápida mutação, há uma necessidade urgente de compreender a importância destes processos na formação da espécie e o impacto destes processos em como os cientistas identificam e nomeiam espécies.”

Os pesquisadores estudarão a proteína genética, do veneno e os dados anatômicos para testar como a selecção natural dá forma e mantem à espécie, a seguir usam os resultados para testar diversas aproximações para apropriadamente identificar a espécie na natureza.

“Essencialmente, nós estamos usando cascavéis como um modelo para compreender como algumas características importantes da especiação trabalham na natureza,” Castoe dissemos.

Os estudos precedentes discordaram sobre quantas espécies devem ser reconhecidas dentro deste grupo de serpentes, e as populações diferentes podem produzir sintomas diversos das mordidas da serpente devido às diferenças na bioquímica do veneno, pesquisadores explicados. Seus objetivos são resolver estas edições desenvolvendo um sistema novo para compreender e apropriadamente reconhecer a espécie; fornecendo a introspecção nova no processo de formação da espécie; métodos novos tornando-se para identificar a espécie; e refinando o tratamento médico apropriado das mordidas de cobra em America do Norte.

O projecto igualmente inclui um programa de apoio aos desfavorecidos público, que inclua ferramentas educacionais e seja conduzido nos jardins zoológicos de Dallas e de Denver, alcançando desse modo milhões de visitantes pelo ano.

Projecto do NSF no regulamento do formulário, da função, e da regeneração intestinais

O segundo projecto, intitulado “pesquisa colaboradora: Os mecanismos integrados que são a base do regulamento do formulário e da função intestinais,” são financiados por um de quatro anos, concessão $1,2 milhões da divisão do NSF de sistemas Organismal Integrative.

Castoe é investigador principal e é juntado no estudo pelo investigador co-principal Saiful Chowdhury, professor adjunto do UTA da química e da bioquímica, e pelo Stephen Secor, professor no departamento de ciências biológicas na universidade de Alabama em Tuscaloosa, que é pesquisa simultânea principal.

Os animais vertebrados exibem uma escala larga das capacidades fisiológicos alterar o desempenho intestinal que são ligadas adaptàvel a seus hábitos de alimentação. O objetivo deste projecto é compreender como e porque alguns animais vertebrados--incluindo as serpentes que vão às vezes longos período entre refeições--experimente mudanças rápidas no formulário e na função intestinais ao alimentar, e a atrofia intestinal subseqüente que segue a conclusão da digestão. Isto está no contraste afiado com serpentes que alimentam mais frequentemente e experimentam somente a mudança modesta no formulário e na função intestinais.

Para o pitão burmese extensamente de regulamento, por exemplo, sabe-se que alimentar provoca a expressão diferencial de mais de 1.000 genes intestinais. Estas serpentes experimentam o crescimento intestinal regenerative extremo com cada refeição principal, e compreender como todo o animal vertebrado pôde realizar tais reptos poderia ser chave a compreender como dirigir o crescimento regenerative em outros animais vertebrados, como seres humanos.

“Nós não conhecemos os mecanismos celulares e moleculars que são a base da flexibilidade estrutural e funcional do intestino, e se tais mecanismos estão compartilhados através dos animais vertebrados que regule similarmente extensamente ou estreita o desempenho intestinal,” Castoe disse. “Leveraging a escala extrema nas respostas intestinais exibidas por serpentes e por outros animais vertebrados e em recursos genomic recentemente disponíveis, este programa de investigação identificará os mecanismos subjacentes da flexibilidade intestinal e testá-los-á se estes mecanismos são compartilhados ou originais através das linhagens e dos fenótipos reguladores.

“Finalmente, estudar outros animais vertebrados que exibem o crescimento intestinal regenerative poderia conduzir às descobertas em aprender como controlar a regeneração em tecidos humanos.”

Os pesquisadores estão endereçando estas perguntas largas levando a cabo três alvos. Primeiramente, estão procurando identificar os mecanismos celulares e estruturais que são a base da modulação do formulário e da regeneração intestinais, e se o formulário dita restrita o regulamento da função intestinal. Em segundo, estão tentando ligar mecanismos transcricionais e cargo-translational às mudanças fenotípicas na estrutura e na função intestinais. Em terceiro lugar, querem testar se compartilhado ou os grupos originais de mecanismos moleculars conduzem respostas fenotípicas similares entre animais vertebrados.

“Estudar a expressão genética apenas não fornece a imagem completa da função de um sistema. A expressão e a alteração das proteínas jogam papéis significativos em funções celulares,” Chowdhury disse. “Nós estamos extraindo proteínas dos tecidos intestinais das serpentes e estamos arranjando-as em seqüência que usam a espectrometria em massa. Usando a mesma aproximação espectrometria-baseada em massa do proteomics, nós igualmente estamos identificando os locais da alteração do fosfato nas proteínas. a análise do proteomics do Intestinal-tecido, antes e depois da alimentação, está ajudando-nos a compreender a rede da interacção da proteína e está sinalizando-às cascatas ligadas à regeneração intestinal nas serpentes.”

Chowdhury acredita que este projecto é o primeiro para combinar a genómica e a informação do proteomics para compreender os mecanismos moleculars que conduzem SHIFT principais na função intestinal nas serpentes.

“Finalmente, esta pesquisa identificará a sinalização e os mecanismos estruturais por que os animais vertebrados modulam o formulário intestinal e funcionam, e identifica os caminhos que todos os animais vertebrados parecem possuir que podem dirigir a capacidade intestinal da regeneração,” Castoe disseram. “Nós queremos compreender como o controle dos animais vertebrados, a nível molecular, desloca no formulário e na função intestinais, e teste se as capacidades regenerativas consideradas em alguns exemplos vertebrados extremos, como serpentes, poderiam ser traduzidas a outros animais vertebrados tais como seres humanos.”

Junto, os projectos do NSF aproveitam-se dos avanços enormes feitos no genoma que arranja em seqüência a tecnologia para abordar perguntas sobre os processos que conduzem a diversidade no formulário e a função na natureza. Um número de resultados potenciais destes estudos da investigação básica têm ramificação largas para compreender a diversidade genomic humana e a saúde humana.

“Com both of these projectos do NSF, nós estamos usando a genómica para responder a perguntas fundamentais sobre a biologia,” Castoe disse.