Le nuove guide di approccio della teoria dei giochi identificano la resistenza a antibiotici batterica

I ricercatori di Washington State University hanno sviluppato un modo novello identificare i geni di resistenza a antibiotici precedentemente non riconosciuti in batteri.

Impiegando l'apprendimento automatico e la teoria dei giochi, i ricercatori potevano determinare con 93 - 99 per cento di accuratezza la presenza di geni resistenti agli antibiotici in tre tipi differenti di batteri.

I ricercatori, compreso il dottorando Abu Sayed Chowdhury ed il professor Shira Broschat nel banco di ingegneria elettrica e di informatica e chiamata di Douglas nel banco di Paul Allen di salute degli animali globale, rapporto sul loro lavoro nel giornale di alto profilo, rapporti scientifici.

La prevalenza aumentante dei batteri resistenti agli antibiotici è un problema crescente intorno al mondo. Ogni anno, milioni di persone negli Stati Uniti è infettato con gli agenti patogeni resistenti alla droga e migliaia di gente muoiono dalle infezioni della circolazione sanguigna o di polmonite che diventano impossibli da trattare.

Negli ultimi anni, i ricercatori stanno lavorando per usare il sequenziamento del genoma per identificare i geni resistenti agli antibiotici, cercanti le simili sequenze dei geni nei database pubblici. Ciò funziona per l'identificazione dei geni resistenti agli antibiotici ben noti, ma non sostiene con i nuovi o geni insoliti.

Sembra essere un vasto bacino idrico dei geni di resistenza a antibiotici nel mondo naturale, questo strumento permette che noi identifichiamo i geni di resistenza presunti che non sarebbero riconoscibile basati sui confronti semplici di sequenza con i database pubblici.„

Chiamata di Douglas, banco di Paul Allen di salute degli animali globale

Nel loro lavoro, il gruppo di WSU ha deciso di usare la teoria dei giochi, uno strumento che è utilizzato in parecchi campi, particolarmente l'economia, per modellare le interazioni strategiche fra i giocatori del gioco, per contribuire ad identificare i geni resistenti agli antibiotici.

Nella teoria dei giochi, i modelli determinano come il comportamento delle influenze di un partecipante e dipende dal comportamento di altri giocatori.

Facendo uso del loro approccio di algoritmo di apprendimento automatico e della teoria dei giochi, i ricercatori hanno esaminato le interazioni di parecchie funzionalità del materiale genetico, compreso la sua struttura ed i beni fisiochimici, evolutivi e della composizione delle sequenze della proteina piuttosto che semplicemente la sua similarità di sequenza.

“Questo approccio novello della teoria dei giochi è particolarmente potente perché le funzionalità sono scelte in base a come funzionano insieme complessivamente per identificare i geni probabili della antimicrobico-resistenza -- considerando sia la pertinenza che interdipendenza delle funzionalità,„ ha detto Broschat.

I ricercatori potevano usare l'approccio con alta precisione per identificare i geni della antimicrobico-resistenza.

“Con la crescita sia nella resistenza antimicrobica che nel numero dei genoma ordinati disponibili, facendo uso dell'apprendimento automatico predire la resistenza antimicrobica rappresenta uno sviluppo significativo nella fornitura nuova e strumenti più accurati nel campo,„ ha detto.

I ricercatori dopo lavoreranno per migliorare il loro modello e per sviluppare un facile da usare e - versione disponibile per predire pubblicamente la resistenza antimicrobica. Il lavoro è stato costituito un fondo per in parte dal Carl M. Hansen Foundation.

Source:
Journal reference:

Chowdhury, A. S. et al. (2019) Antimicrobial Resistance Prediction for Gram-Negative Bacteria via Game Theory-Based Feature Evaluation. Scientific Reports. doi.org/10.1038/s41598-019-50686-z.